ב-1755, בגיל 37, היה פטנאם אחד הראשונים בקונטיקט שהתנדבו לשרת כחיילים במיליציה במלחמת הצרפתים והאינדיאנים. במהלך המלחמה הוא קודם ברצף לדרגת לוטננט משנה, קפטן, מייג'ור, לוטננט קולונל וקולונל. כקפטן שפיקד על פלוגה שירת פטנאם עם רוברט רוג'רס שזכה לתהילה כמפקד יחידת הריינג'רס שנקראה על שמו, Rogers' Rangers, והשניים חוו יחדיו כמה מעשי גבורה, שבאחד מהם הציל פטנאם את חייו של רוג'רס. המוניטין שיצא לפטנאם על אומץ ליבו המשיך במהלך המלחמה ונאמר ש"רוג'רס תמיד שלח את אנשיו, אך מי שהוביל אותם לפעולה היה פטנאם".
ב-1757 הוצבו הריינג'רס באי שליד פורט אדוארד (Fort Edward). בפברואר שלאחר מכן היו עדיין פטנאם והריינג'רס שלו באי כאשר פרצה שרפה בשורה של צריפים ליד המחסן. סכנת הפיצוץ הייתה מיידית, אך פטנאם נעמד על הגג ושפך דלי אחר דלי של מים על הלהבות וירד משם רק כאשר הבניינים קרסו במרחק של מטרים ספורים מהמחסן. על אף פציעותיו הרציניות, הוא המשיך להילחם בדליקה, מזרים מים על המחסן עד שהושגה שליטה על האש. בשל הכוויות הוא נפל למשכב למשך חודש.
ב-8 באוגוסט 1758 נשבה פטנאם על ידי אינדיאנים משבט המוהוק ממיסיון מדרום למונטריאול במהלך מערכה צבאית ליד קראון פוינט בניו יורק. הוא ניצל מהעלאה טקסית על המוקד, בזכות סופת גשמים שהתחוללה באותה עת ובזכות התערבותו ברגע האחרון של קצין צרפתי.
ב-1759 הוביל פטנאם רגימנט חיילים אל גיא ההריגה בקרב טיקונדרוגה . ב-1760 הוא התלווה לכוח הצבא הבריטי שצעד למונטריאול. ב-1762 הוא ניצל מטביעה בספינה במהלך הפלישה הבריטית לקובה שהובילה לכיבוש הוואנה. מקובל לחשוב שמייג'ור פטנאם הביא בשובו מקובה זרעי טבק לניו אינגלנד, שנזרעו באזור הרטפורד והיו בסיס לענף גידול הטבק בקונטיקט.
ב-1763, במהלך מלחמת פונטיאק , נשלח פטנאם עם תגבורות כדי להסיר את המצור על פורט דטרויט.
לאחר המלחמה שב פטנאם לחוותו שבברוקלין, קונטיקט. ב-1765 הוא הצהיר בפומבי על אמונתו הנוצרית בעקבות מלחמת שבע השנים והצטרף לכנסייה הקהילתית בעיירתו. הוא היה בין אלו שהתנגדו למדיניות המיסוי הבריטית. בערך בתקופת משבר חוק הבולים ב-1766, הוא נבחר לאספה הכללית של קונטיקט והיה אחד מהמייסדים של הסניף המקומי של בני החירות. בסתיו 1765 הוא איים על מושל קונטיקט, תומאס פיץ'. הוא אמר שביתו של פיץ' "יימחה לאבק תוך חמש דקות" אם פיץ' לא יעביר את מסמך מס הבולים לידי בני החירות.
מלחמת העצמאות של ארצות הברית.
קרב גבעת בנקר.
ערב פרוץ מלחמת העצמאות של ארצות הברית היה כבר פטנאם חוואי עשיר יחסית ובעל פונדק, עם מוניטין שחרג מעבר למעגל המקומי בשל הישגיו הקודמים. ב-20 באפריל 1775, כאשר חרש את אחד משדותיו יחד עם בנו, הוא קיבל את הידיעות על קרבות לקסינגטון וקונקורד שהחלו את המלחמה יום קודם לכן. תרתי משמע, הוא "עזב את המחרשה", יצא מהשדה ורכב 160 ק"מ במשך שמונה שעות והגיע למחרת היום לקיימברידג' שבמסצ'וסטס והציע את שירותיו למטרת הפטריוטית. פטנאם קיבל דרגת מייג'ור גנרל, ובכך היה שני לגנרל ארטמוס וורד ב"צבא התצפית" (Army of Observation) שהיה קודמו של הצבא הקונטיננטלי.
פטנאם היה אחת מדמויות המפתח של קרב גבעת בנקר, הן בתכנון והן בשדה המערכה. במהלך הקרב נראה היה שפטנאם הורה לוויליאם פרסקוט לפקוד על חייליו, אל תירו עד שתראו את הצבע הלבן בעיניהם (של הבריטים). (קיימת מחלוקת מי אמר את המילים הללו ראשון. הן מיוחסות לכמה קצינים). פקודה זו הפכה מאז לאחד הציטוטים הידועים של המלחמה. מטרתה הייתה לנצל בצורה הטובה ביותר את מלאי התחמושת המצומצם שעמד לרשות החיילים.
בשלבי תכנון הקרב היה פטנאם ככל הנראה אחד מאלו שדחקו לבצר את הגבעה הסמוכה, שמאוחר יותר נודעה כגבעת בריד. גבעה זו הייתה קרובה יותר לבוסטון וממנה יכלו התותחים להמטיר אש על הכוחות הבריטים בעיר ולאלץ אותם לצאת ממנה ולתקוף את הגבעה. החיילים הבריטים נטבחו בהמוניהם כאשר הם צעדו לכוון הביצורים האמריקאים. עם זאת, לאמריקאים אזל אבק השרפה ובסופו של דבר הם נאלצו לסגת. אבדות האמריקאים הסתכמו ב-140 הרוגים, 271 פצועים ו-30 שבויים, בעוד אלו של הבריטים הסתכמו ב-226 הרוגים ו-828 פצועים. במושגי התקופה האמריקאים הובסו, שכן הם בסופו של דבר נאלצו לוותר על השליטה בשטח. עם זאת, הבריגדיר גנרל מהצבא הקונטיננטלי, נתנאל גרין, כתב לאחיו ש"אני מקווה שאוכל למכור להם גבעה אחרת, באותו מחיר".
שנים לאחר הקרב, כשפטנאם כבר לא היה בין החיים, הוא הואשם על ידי הנרי דירבורן בכישלון באספקת תגבורות לכוחות הלוחמים ואף בפחדנות במהלך הקרב. ההאשמות הובילו למחלוקת מתמשכת בקרב וותיקי הקרב, משפחות, ידידים והיסטוריונים. אנשים רבים נתקפו בהלם מהמתקפה הקשה הזאת על פטנאם ומגיניו הגיבו בחריפות, כולל אישים בולטים כמו ג'ון אדמס ורעייתו אביגייל אדמס. ההיסטוריון הרולד מרדוק כתב שהדין וחשבון של דירבורן "שופע טעויות אבסורדיות ועף על כנפי הדמיון באופן מדהים". ביקורתו של דירבורן זכתה לתשומת לב ניכרת באותה עת, שכן הוא היה אז בעיצומה של מחלוקת משמעותית בעצמו. הוא מילא את אחד מתפקידי הפיקוד הבכירים במלחמת 1812 וביצע אז כמה שגיאות. הוא גם היה מועמד לכהונה שנייה כמזכיר המלחמה על ידי הנשיא ג'יימס מונרו, מועמדות שנדחתה על ידי הסנאט (הפעם הראשונה בה הצביע הסנאט נגד אישור מועמד לקבינט).
לונג איילנד ותקופת שירותו המאוחרת.
ב-14 ביוני 1775 הצביע הקונגרס הקונטיננטלי על הקמתו של הצבא הקונטיננטלי. ג'ורג' וושינגטון נבחר להיות המפקד העליון שלו ופטנאם ושלושה קצינים נוספים מונו כמייג'ור גנרלים תחת וושינגטון. בהצבעות על מינויים אלו, רק וושינגטון ופטנאם נבחרו פה אחד.
לאחר קרב גבעת בנקר שירת פטנאם תחת וושינגטון במצור על בוסטון. בעיקר בשל המאמצים הגאוניים של הנרי נוקס ושל בן דודו של פטנאם, רופוס פטנאם, אולצו הבריטים לסגת מבוסטון. ישראל פטנאם שירת כמפקד הזמני של הכוחות האמריקאים בניו יורק תוך שהוא ממתין להגעתו של המפקד העליון, ג'ורג' וושינגטון ב-13 באפריל 1776. מזלו של פטנאם פחות שפר עליו בקרב לונג איילנד באוגוסט 1776, שם הוא נאלץ לבצע נסיגה חפוזה. כמה אישים בקונגרס הקונטיננטלי השני האשימו את פטנאם בתבוסה, אך וושינגטון, שהיה המפקד העליון והיה עד לקרב, הגן עליו.
ייתכן שמאמציו של פטנאם הצילו את חייו של וושינגטון או מנעו את נפילתו בשבי. כפי שתיאר זאת הסנאטור דניאל פטריק מויניהאן:
כשסגן הנשיא לעתיד ארון בר היה האחראי, הולך פטנאם שולל באוקטובר 1777 על ידי תרמית שבוצעה על ידי הכוחות הבריטים תחת פיקודו של הגנרל סר הנרי קלינטון, שהשיג בכך את האפשרות לכבוש את מבצר מונטגומרי ואת מבצר קלינטון שעל גדות נהר ההדסון. כנוהל שבשגרה, שוחרר פטנאם מהפיקוד והובא בפני ועדת חקירה על תבוסות אלו. לא ברור אם אירועים אלו נבעו מחוסר בכוח אדם או בשל טעות פיקודית והוא זוכה מכל אשמה.
לפטנאם היו יחסי ידידות ורחשי כבוד כלפי רבים מעמיתיו הבריטים שלחמו לצדו במלחמת הצרפתים והאינדיאנים, שכעת היו אויביו. בהיותו בפיקוד בניו יורק, היו כמה הזדמנויות שבהן הוא הפגין אדיבות אישית, כמו אספקת עיתונים לקריאה או טיפול רפואי לקצינים הבריטים שנפלו בשבי. התנהגות זו פגעה ברגשותיהם של ניו יורקים רבים. הוא גם הראה "סלידה בלתי ניתנת לכיבוש" כלפי רבים מאלו שהופקדו על טיפול בנכסיהם של הלויאליסטים שהוא חש שהם מעלו בתפקידם. גישה זו של פטנאם גרמה גם לחוסר אהדה כלפיו בקרב תושבי ניו יורק בעלי ההשפעה, שהתלוננו עליו בפני וושינגטון.
וושינגטון עצמו איבד חלקית את אמונו בפטנאם, זאת בשל תקרית בה עיכב פטנאם קידום כוחות אל וושינגטון כאשר זה האחרון הורה לעשות כן. הסבר אפשרי לכך היו נסיבות מותה של אשתו, שאובחנה בטעות כמתה, ככל הנקרא נקברה בחיים וגוועה בתוך ארון הקבורה. מאוחר יותר הוצאה גופתה מהקבר וככל הנראה נודע לפטנאם על הטעות הטרגית באותה עת בה קיבל את פקודתו של וושינגטון.
בלי שום קשר, וושינגטון חש שהוא לא יכול להציב את פטנאם בתפקיד פיקודי על הכוחות בניו יורק מבלי לקבל את תמיכת המדינה והוא העבירו לתפקיד של אחראי על הגיוס בקונטיקט לאחר שוועדת החקירה על נפילת המבצרים בניו יורק סיימה את עבודתה. מאוחר יותר הוצב פטנאם כמפקד הדיוויזיה המזרחית שכללה שלוש בריגדות של חיילים מניו המפשייר ומקונטיקט. ב-1779 הוא הוצב לפקד על הזירה הימנית של הצבא שכללה את הדיוויזיות של וירג'יניה, מרילנד ופנסילבניה.
ב-26 בפברואר 1779 נמלט פטנאם מפני הבריטים כשהוא רוכב במדרון תלול בגריניץ', קונטיקט, שנעשה מפורסם בשל מקרה זה. פסל המנציח את האירוע הזה הוקם בפארק הזיכרון לפטנאם בעיירה רדינג הסמוכה. במקום זה חנו פטנאם וחייליו במהלך חורף 1778–1779. בדצמבר 1779 לקה פטנאם בשבץ מוחי שגרם לו לשיתוק ובכך תם שירותו הצבאי.
מותו.
ישראל פטנאם מת בברוקלין שבקונטיקט ב-1790. הוא נטמן בקבר מעל הקרקע בבית הקברות הדרומי של העיירה. על דרך קנטרברי שבעיירה הוקם פסל שלו רוכב על סוס.
במשך השנים הסירו ציידי מזכרות חלקים מהמצבה שעל קברו ובסופו של דבר מצבה הכללי של המצבה נראה בלתי ראוי לסמן את קברו. הפסל קארל גרהרדט, שעיצב אנדרטאות בניו יורק ובניו ג'רזי, נבחר לעצב אנדרטה שתחתה תיקבר גופתו של פטנאם. ב-1888 הונחו שרידי גופתו של פטנאם בגלוסקמה בבסיס האנדרטה והכתובת שעל המצבה המקורית שולבה בה מחדש.
אישיותו.