重巡洋艦起源於海軍假期，倫敦海軍條約規定，主炮口徑大於155毫米小不超過203毫米，標準排水量不超過10000噸（10160公噸）的水面火炮艦艇叫重巡洋艦。這種水面艦艇設計的初衷就不是參加戰列艦對決的，而是起到護航、破交、為戰列艦充當近身保鏢（針對以魚雷作為主要攻擊手段的輕巡洋艦和驅逐艦）的作用。這種艦艇裝備的203毫米主炮對戰列艦和戰列巡洋艦的裝甲帶基本是無用的，頂多是掃蕩一下這些主力艦的甲板設施，除了缺乏大型水面艦艇的德國，一般來說，基本沒有哪個國家會讓重巡參加戰列艦級別的炮戰（擊沉俾斯麥號的戰鬥比較有特殊性，屬於群毆，但英國的主力和最後摧毀俾斯麥號作戰能力的還是兩艘戰列艦）。
二戰開始後，在大西洋及北海，英國主力艦規模遠大於德國海軍，俾斯麥號擊沉胡德號的作戰是二對二的作戰，在這場戰鬥中，歐根親王號重巡洋艦除了吸引火力之外，基本都是打醬油的角色，因為她的203毫米主炮除了可能能對裝甲相對薄弱的胡德號（對上威爾士親王號就基本沒戲）在某些部位產生一點威脅之外，剩下的基本就是損壞一下地方暴露在外的東西（比如副炮、煙囪、錨鏈、桅杆等等），擊沉胡德號、重創威爾士親王號戰列艦都是俾斯麥號的功勞。而俾斯麥號戰沉的戰鬥則可以算是英國海軍以多欺少的圍毆了。另外，我們看德國的希佩爾海軍上將級重巡的設計要求，裝甲厚、火力猛、航程遠，這是標準的破交作戰標準。這一級建成的三艘艦中，布呂歇爾號在進攻挪威時被岸防要塞擊沉，歐根親王號在俾斯麥號沉沒後穿越英吉利海峽，後來在波羅的海當浮動炮臺時出了相撞事故，一直在修理，二戰後向美軍投降，希佩爾號則最大限度的發揮了這一級重巡的作用，參加了許多破交戰，但戰績貌似不大好。
前面說大西洋戰場上的海戰，是因為大西洋海戰有其特殊的地方。因為大西洋惡劣的氣候，航母在當時的作戰中並未發揮出其在太平洋上的同行們的作用，主要進行作戰的還是火炮艦艇。如果把同時期的英國航母和美日的航母進行對比就能看出，英國航母的抗風浪性更好，但是艦載機數量以及質量要差很多。所以在大西洋上，重巡的作用更多的是進行護航戰、破交戰等等。
簡單說完大西洋戰場，在說說太平洋戰場上的重巡。可以說，太平洋戰場的海戰方式才是引領今天海戰戰術的基礎，重巡在這個戰場的作用也更具代表性。
重巡在太平洋戰場上的作用也包括了護航戰、破交戰，典型的例子就是瓜島戰役時美日海軍在瓜島周圍進行的一系列海戰，最有名的就是薩沃島海戰。除了這兩種作戰類型，重巡更多的作戰任務是為航母護航以及為登陸部隊提供炮火支援。
在珍珠港事件之後，美軍太平洋艦隊的戰列艦幾乎全軍覆沒，但是航母還是需要護航艦艇的，怎麼辦，於是重巡出場了。雖然重巡只有203毫米主炮，裝甲也相對薄弱，但是在航母護航戰中，針對炮戰設計的主炮和裝甲基本沒啥作用，更多的是看你能裝上多少防空炮。於是乎，擁有一萬多噸排水量的重巡被選中了。重巡的船體比輕巡大不少，能夠裝上更多的防空火炮，而且也能裝上在當時來說體積龐大的雷達。對於敵方發動魚雷攻擊的高速輕巡和驅逐艦，重巡上的主炮和裝甲也能形成絕對的優勢，這種優勢不僅僅是火炮口徑上的優勢，重巡主炮的射速也是很高的。這樣，重巡就成了最理想的防空武器平臺，美國造了14艘巴爾的摩級重巡用於防空作戰，是美國除了快速戰列艦之外防空火力最強的軍艦。雖然美國也建造了大量的輕巡洋艦（克利夫蘭級），但是當時航母編隊的防空力量中堅是重巡。
事實上，即使美國的戰列艦能夠從珍珠港全身而退的話，當時的戰列艦也是無法編入航母戰鬥群的。這主要是航速的問題。美國當時的戰列艦航速基本都是在20~21節，而航母的航速都在32節左右，戰列艦根本無法跟上航母編隊的速度，甚至在撤退中會成為拖累。重巡則具有與航母航速相當的速度，完全能夠勝任航母編隊的任務，這也是重巡能夠成為航母編隊中堅力量的重要原因。
為登陸部隊提供炮火支援也是重巡的一個重要使命。203毫米火炮在海戰中雖然算是小弟級別，但是在陸戰中則是不折不扣的大傢伙，即使是輕巡的152毫米主炮和驅逐艦上的5吋炮（127毫米）在陸軍中也是絕對的重炮了。再加上這些艦炮的射速高、精確度高（這是艦炮的特點，因為要最大限度保障在海上運動和波浪起伏影響下的準確度），對地進行炮火支援實在是再合適不過了。而重巡的203毫米主炮則是對付堅固碉堡的利器，具體可以去對比一下陸戰戰場上的戰例。有人會問，為什麼不用戰列艦，那個威力更大。的確，戰列艦380毫米口徑以上的炮彈具有極大的殺傷力，這種殺傷力在海灣戰爭中也在繼續，但是，戰列艦的主炮炮管和炮彈太貴了，尤其是主炮炮管。戰列艦的炮管壽命可以說是所有主炮裡面最低的（一般不到400發），而且是最貴的，也是更換起來最麻煩的。雖然戰列艦在對地支援上也是有戰例存在，但是千萬不要把這些戰例作為戰列艦是對地火力支援主力的論據，因為一場登陸戰很可能會打出幾千甚至上萬發炮彈，戰列艦主炮可能只打出去一百多發。
重巡成為航母編隊主力的原因還有一個，就是造價問題。一艘戰列艦的造價極其昂貴，可以稱的上是人類有史以來建造的最大的殺人武器，即使是美國這樣強大的工業國家在二戰中也僅僅建造了10艘（兩艘北卡羅來納級是在太平洋戰爭爆發前建成的）。而美國的巴爾的摩級重巡則是建造了14艘，再加上戰前美軍已經服役的20多艘重巡洋艦（均在戰爭中作戰），美軍的重巡數量是極為龐大的。需要說明的是，美國在1942年6月才將僅有的兩艘快速戰列艦部署到太平洋，在那之前的珊瑚海海戰和中途島海戰，太平洋艦隊根本沒有戰列艦能夠為航母護航。
與戰列艦相比，重巡的主炮口徑（380毫米以上對203毫米）、裝甲厚度（衣阿華級炮塔正面裝甲495mm）、排水量（35000噸以上對兩萬噸以下）都要差一些，但是造價更便宜，航速（衣阿華級之前，北卡羅來納級和南達科他級都不到30節）更快，主炮壽命更長（大概是戰列艦主炮的兩倍），數量更多。
與輕巡洋艦相比，重巡的造價肯定是要更高一些，但是重巡對地支援和艦隊炮戰時的主炮口徑更大（203毫米相對於155毫米是有質的飛越的），排水量更大（都在10000噸以上，巴爾的摩級的滿載排水量是17000噸，戰前的輕巡很多都是6000噸~9000噸的級別，美國的克利夫蘭級滿載14500噸，如果改個主炮口徑的話其實也是重巡）能夠裝載雷達以及更多的防空火炮。
事實上，重巡和輕巡是倫敦條約的產物，在條約中，兩者其實只有主炮口徑不同，對於噸位並沒有其他的限制。在戰爭後期，重巡和輕巡的分別在噸位上已經區分不明顯，所以在戰後，這種區分也是很快的消失了，現在，巡洋艦這個艦種也和很多大型驅逐艦區別不大了。
重巡是主力艦下最為強大的艦種，在炮戰中對輕巡和驅逐艦具有絕對的優勢，其較大的排水量和較低的造價也使其容易改造成為強大防空火力平臺，其較高的航速也使得其能夠成為航母作戰編隊中的一份子。所以在戰列艦數量較少的情況下，重巡洋艦是護航戰、破襲戰、非主力艦海戰、登陸炮火支援、航母戰鬥群防空作戰等作戰方式的最理想的選擇。
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