2023年，据央视报导，山东舰久违多时，即將開始遠洋訓練活動，節目中提到在入役後只花了3年多的時間，就完成全部訓練科目的資質認證，接下來將會首次派往大海進行艦隊演練，未來可望與成熟的遼寧艦編隊一樣開始執行戰備任務，屆時也標誌著進入雙航母真正的應用時代[30][31]。隨後在环台岛战备警巡和“联合利剑”演习中，山东舰经台湾以东海域，在西太平洋展开首次军事演练。[32][33]
2023年5月27日，山東艦繼2019年後，再次通過台灣海峽。[34]
2023年9月11-15日，山東號在西太平洋進行操演，期間遭中華民國海軍基隆艦跟拍。[35]
2023年10月26日，山东舰穿越巴士海峽入西太平洋，中華民國國防部公布了航拍照片。[36]随后山东舰在10月28日起被日本海上自卫队监控。根据日本防卫省统合幕僚部发布的消息称在10月28日至11月5日的这九天期间，海自观测到山东舰进行了570架次的起降，其中包括420架次舰载战斗机的起降与150架次的舰载直升机起降，战斗机日均起降46.6架次，所有飞机日均总起降63.3架次[37]。
以上这个数字超越了2016年摩苏尔战役中携带有蒸汽弹射器的法国海军戴高乐号航空母舰的日均60架舰载机[38][39]，45架战斗机[40]起降架次的数字。不過航母戰力形成除了裝備還是綜合人力訓練的結果，這需要數年之久打造，比如次年「聯合利劍-2024B」演習中，前型舰遼寧號的出擊次數就仍大約兩倍優於山東號[41][42]。
2023年9月13日，解放军海军山东舰编队经巴士海峡前出西太平洋，编队包括2艘052D型164号“桂林”舰、173号“长沙”舰。
2023年10月29日，解放军海军山东舰编队规模已达10艘有余，包括2艘055型105号“大连”舰、106号“延安”舰，3艘052D型132号“苏州”舰、164号“桂林”舰、173号“长沙”舰、3艘054A型及1艘901型。
2024年7月9日至2024年7月16日，解放军海军山东舰编队持续在台岛以东的西太平洋海域活动。编队规模包括2艘055型106号“延安”舰、108号“咸阳”舰，2艘052D型164号“桂林”舰、165号“湛江”舰、1艘054A型571号“运城”舰及1艘901型905号“查干湖”舰。7天里，山东舰进行了380架次舰载机起降，平均每天舰载机起降54架次。
2024年10月末，解放军海军“辽宁”舰与山东舰及两舰所辖驱护舰只于南海组成编队。编队规模包括3艘055型103号“鞍山”舰、106号“延安”舰、107号“遵义”舰，5艘052D型118号“乌鲁木齐”舰、120号“成都”舰、123号“淮南”舰、165号“湛江”舰（1艘舷号、舰名未知），1艘054A型（舷号、舰名未知）以及2艘901型901号“呼伦湖”舰、905号“查干湖”舰。
2024年11月4日，解放军海军山东舰编队进入西太平洋，编队包括1艘055型106号“延安”舰以及1艘052D型165号“湛江”舰。
2025年3月29日至4月3日，解放军海军山东舰编队开赴西太平洋海域开展“海峡雷霆2025A”演练，编队包括2艘055型106号“延安”舰、108号“咸阳”舰，2艘052D型165号“湛江”舰、175号“银川”舰、2艘054A型571号“运城”舰、572号“衡水”舰以及1艘901型905号“查干湖”舰。
2025年6月7日至6月22日，解放军海军山东舰编队前出西太平洋开展训练，编队包括2艘055型106号“延安”舰、107号“遵义”舰，1艘052D型165号“湛江”舰，2艘054A型571号“运城”舰、572号“衡水”舰及1艘901型905号“查干湖”舰。
2025年7月3日至7月7日，为庆祝香港特別行政区成立28周年，解放军海军山东舰、055型106号“延安”舰、052D型165号“湛江”舰，054A型571号“运城”舰组成的海军舰艇编队访问香港。其中，山东舰驶进香港水域时，舰员于飞行甲板上摆出“国安家好”字样，隨舰一同向香港市民开放参观的有3架歼-15、7架歼-15T、2架直-18以及2架直-9。