Il a fait son service à bord d'un croiseur de 1935 à 1937. McCampbell pose sa candidature pour suivre des vols d'entraînement et est accepté. Il reçoit ses "Wings of Gold" en 1938. Il devient un "landing signal officer" à bord du Wasp qui coule à Guadalcanal en septembre 1942.
Il est nommé commandant de la Air Group Fifteen de février à septembre 1944. Il avait en charge les chasseurs, bombardiers, avions torpilles à bord du USS Essex. De avril à novembre 1944, il participe aux deux majeurs batailles aériennes dans les Philippines. Il est engagé dans les campagnes des Mariannes, Iwo Jima,Taiwan et Okinawa.
McCampbell pilota 3 F6F Hellcat : un F6F-3 nommé The Minsi, un F6F-5 Minsi II et un F6F-5 appelé Minsi III, dans lequel il remporte ses 20 dernières victoires sur les 34 obtenues.
Le 19 juin 1944, durant les "Marianas Turkey Shoot", il remporta 7 victoires dans la journée. Le 24 octobre 1944, il répète cet exploit en abattant 9 avions japonais ce qui fait de lui le premier pilote américain à réussir cela.
Après la guerre, il commande le porte-avions "USS Bon Homme Richard" de 1959 à 1960.
McCampbell fut récompensé par : The Medal of Honor, The Navy Cross, The Silver Star, Legion of Merit, etc ...
Il se retire de l'active en 1964. Il décède en 1996 et est enterré au Arlington National Cimetery.
Un destroyer porte son nom (DDG-85) ainsi que le terminal de palm beach international Airport.