การมีส่วนร่วมของเอฟ-14 ในสงครามอ่าวเมื่อปี พ.ศ. 2534 ประกอบด้วยการลาดตระเวนรบเหนือทะเลแดงและอ่าวเปอร์เซีย และภารกิจเหนือพื้นดินที่ทั้งคุ้มกันการโจมตีและการสอดแนม จนกระทั่งวันสุดท้ายของปฏิบัติการพายุทะเลทรายมาถึง การบินครองอากาศในประเทศก็ถูกทำโดยเอฟ-15 อีเกิล ของกองทัพอากาศสหรัฐ กฎการเข้าปะทะยังเน้นถึงการระบุมิตรหรือศัตรูเมื่อต้องใช้ขีปนาวุธระยะไกลเกินสายตาอย่างเอไอเอ็ม-7 สแปร์โรว์และเอไอเอ็ม-54 ฟีนิกซ์ สิ่งนี้เป็นการขัดขวางทอมแคทจากการใช้อาวุธที่ทรงอานุภาพที่สุดของมัน นอกจากนั้นสัญญาณที่ทรงพลังจากเรดาร์เอดับบลิวจี-9 ถูกตรวจจับได้ง่ายในระยะไกล กองทัพเรือสหรัฐได้รับความเสียหายโดยเสียเอฟ-14 ไปเพียงลำเดียวจากศัตรูเมื่อวันที่ 21 มกราคม พ.ศ. 2534 เมื่อเอฟ-14เอ+ หมายเลขบี/เอ็น 161430 ถูกยิงตกโดยขีปนาวุธพื้นสู่อากาศเอสเอ-2 ขณะทำภารกิจคุ้มกันใกล้กับฐานบินอัล อซาดในอิรัก ลูกเรือทั้งสองนายดีดตัวออกมาทัน โดยนักบินได้รับการช่วยเหลือจากกองกำลังพิเศษ และผู้ควบคุมเรดาร์ถูกจับเป็นเชลยโดยทหารฝ่ายอิรักในค่ายเชลยศึกจนจบสงคราม เอฟ-14 ยังได้ทำแต้มสุดท้ายของมันโดยการยิงเฮลิคอปเตอร์มิล เอ็มไอ-8 ตกด้วยเอไอเอ็ม-9 ไซด์ไวน์เดอร์