F-84F började levereras till USAF i maj 1954 men togs inte officiellt i tjänst förrän november 1954 efter en omfattande utvärdering. Utvärderingen visade att F-84F med god marginal var överlägsen F-84G. Den var lättflygen och stabil, men motorn var fortfarande en källa till problem; den kunde stanna utan förvarning om den flögs i kraftig nederbörd. F-84F började därför relativt snart fasas ut ur aktiv tjänst till förmån för bland annat North American F-100 Super Sabre. Under Berlinkrisen 1961 togs F-84F åter i tjänst, men först efter ett omfattande arbete med att åtgärda korrosion. F-84F togs ur aktiv tjänst igen 1964 och de sista pensionerades från flygnationalgardet 1971.