Следующим этапом стало создание крупных китобойных флотилий, по сути целых комбинатов на воде. Такие флотилии состояли из огромных и более медлительных кораблей–«маток» и скоростных китобойных судов. «Матка» могла по специальной наклонной плоскости, расположенной на корме, взять целиком на борт тело даже самого крупного кита. Расположенные на борту перерабатывающие цеха и морозильные камеры позволяли приготовить прямо в открытом море любую продукцию, вплоть до консервов. Сопровождавшие флот танкеры делали возможным неограниченно долгое пребывание флотилии вдали от берегов, а самолеты и вертолеты вели разведку китов с воздуха.
Для поисков китов применяли и эхолокаторы, для более надежного поражения цели гарпуны стали начинять взрывчаткой или подключать к мощным электрическим генераторам, а чтобы при обрыве линя зверь не скрылся, были разработаны надежные радиобуи.
Количество убитых китов было огромно: так, мировой промысел кашалотов только за 1964 год достигал 29 тысяч животных.
В Антарктике за период с 1909 по 1959 год было добыто 324 338 синих китов и около полумиллиона финвалов.
Уменьшение добычи, вызванное снижением численности китов, вынудило правительства разных стран идти на подписание соглашений и введение норм разрешенного для добычи количества. Первоначально нормы были установлены в условных единицах синего кита: один синий кит равен двум финвалам, или двум с половиной горбачам, или шести сейвалам.
С 1965 года начали вводить запрет на добычу все возрастающего количества видов, однако численность китов продолжала снижаться, и приходилось постоянно уменьшать разрешенные нормы добычи. После полного запрета на добычу китов в Антарктиде китовый промысел сохранился только в некоторых странах традиционной прибрежной охоты.