Počas vojny v Kórei sa Thunderjetu darilo výborne. Napriek tomu, že verzie F-84B a F-84C nemohli byť nasadené, pretože životnosť ich motorov J35 bola len 40 hodín, verzie F-84D a F-84E sa do bojov zapojili dňa 7. decembra 1950, s 27. stíhacou sprievodnou skupinou. Spočiatku bolo ich úlohou sprevádzanie bombardérov B-29 Superfortress. Prvý zostrel Thunderjetu bol zaznamenaný dňa 21. januára 1951, pričom boli stratené dva F-84. F-84 bol generáciu pozadu za MiGom-15, ktorý už mal šípovité krídlo, a bol deklasovaný najmä v prípadoch, keď boli MiGy pilotované sovietskymi pilotmi. Preto bola úloha čeliť MiGom onedlho zverená lietadlu F-86 Sabre. Rovnako ako jeho slávny predchodca P-47, bol aj F-84 preradený do úlohy stíhacieho bombardéra na priamu podporu pozemných vojsk, v ktorej vynikal.