宙斯盾舰船的称呼来源是因为它们装备了宙斯盾作战系统。这是一种集成了传感器、计算机、软件、显示器、武器发射器和武器的作战系统，宙斯盾系统的开发始于1969年12月，1973年完成样机，旨在用于舰船防卫飞机、反舰巡航导弹、水面及水下威胁等。该系统于1983年首次在海军部署，迄今已经过多次升级。

当前，美国海军的宙斯盾舰船包括CG-47提康德罗加级巡洋舰和DDG-51阿利·伯克级驱逐舰，根据美国国会预算办公室（CBO）于2011年3月9日发布的《美国海军造船计划分析报告》，美国海军的宙斯盾舰船总数量在2011财年年底实现84艘，并于2020年和2021年达到顶峰，实现93艘的保用量。以后随着提康德罗加级巡洋舰和阿利·伯克级驱逐舰的逐步退役，数量将会逐渐降低。

宙斯盾作战系统是一种综合的指挥与武器控制系统，设计用于防空战、水面战和水下战的各类作战资源，不过重点还是在防空作战任务上。该系统可以在强电子干扰环境下，快速反应，并且有效摧毁各类快速和智能目标。

宙斯盾作战系统共拥有4个作战模式，自动模式、自动专属模式、半自动模式和事故模式。自动专属模式指的是，当来袭目标满足预定的威胁标准时，宙斯盾系统将自动进行目标交战，除非存在人工干预。在其他模式下，火力交战均需要人工启动。指挥系统负责通过战备测试系统（ORTS）监控整个宙斯盾系统的工作状态，主要是监控关键的工作点，检测故障并提供维护数据。

宙斯盾作战系统共包含了4个分系统，在提康德罗加级巡洋舰的配置中，宙斯盾系统的分系统分别是AN/SPY-1多功能雷达、MK1宙斯盾指挥和决策系统、MK-1宙斯盾显示系统（从基线4版本开始，显示系统升级为MK-2标准）、MK-1宙斯盾武器控制系统，在驱逐舰配置中，宙斯盾系统具有类似的构成，不过分系统的型号变为AN/SPY-1D多功能雷达和MK-2指挥决策系统、MK-2显示系统和MK-8武器控制系统。

指挥和决策系统（CDS）提供指挥、控制与协调功能，并通过威胁评估，减轻操作员的干预要求。宙斯盾显示系统（ADS）则允许指挥官、战术执行官和先遣部队指挥官对作战态势进行评估，并对舰载或舰外武器系统下达作战指令。武器控制系统则用于空中、海面和水下目标的交战，不过优先交战对象仍为空中目标，最多可以同时跟踪370KM之外的20个目标。随着商用货架技术（COTS）的嵌入式应用，系统跟踪的目标数量会越来越多，武器控制系统可以从指挥系统接收的武器分配指令和特定威胁标准，从SPY-1多功能雷达获得跟踪数据。

处理后的数据会显示在显示系统上，以此决定目标交战的概率。随后，横向和俯仰指令会传送至发射器，预发射指令则送至导弹系统，而目标照射数据则送至MK99火控系统。一旦导弹发射，武器控制系统将要求指挥系统通过多功能雷达进行中段制导。在巡洋舰平台上，目标照射器通过时分切换，可以实现同时照射12到18枚导弹的目标。

宙斯盾作战系统中的指挥控制系统和武器控制系统均应用了4部计算机：基线0-基线3型AN/UYK-7系统、基线4型AN/UYK-43B系统。这些主计算机同时还有一些辅助计算机，基线0-基线3系统配备的是AN/UYK-20，而基线4系统则配备了AN/UYK-44。基线0-基线3型系统除了配备AN/UYK-7计算机之外，还配备了一部单独的AN/UYK-20计算机，着用于战备测试系统（ORTS），不过这不计算机在基线4系统中已经替换成了AN/UYK-44计算机。

这些系统共同构成了宙斯盾体系，由于未来的VSR和MFR雷达都是有源相控阵雷达，则宙斯盾的新一代系统中将会排除SPG-62系列照射雷达，以此为标准，其实中华神盾级驱逐舰也算是一种“宙斯盾”驱逐舰了，有些人以宙斯盾是一个系统概念为理由，说中华神盾并非是宙斯盾系统的概念，这种偷换概念的行为其实是错误的。