虽然外型上有很大的差异，但这架新飞机的军用编号依旧沿用前一架，为X4F-2。1937年9月进行第一次试飞，虽然最大平飞速度有所提高，但仍然未能海军的要求。当年12月XF4F-2移交美国海军进行评估，在测试的过程当中不断发生问题，直到1938年4月于模拟航空母舰降落时发动机停机而坠毁。由于这一次的意外，海军决定採用F2A战斗机。但海军没有失去对XF4F-2的兴趣并且授权格鲁门继续研发。XF4F-2的修改设计将发动机改为出力更大的R-1830-76，配合两级两速机械增压器，翼端改为方型并加长翼展，加长的机身