Etter endt tjeneste på Filippinene ble Foulois forfremmet den 9. juli 1901. Foulois studerte ved kavaleriskolen ved Fort Leavenworth i Kansas fra september 1905 til august 1906. Foulois ble utplassert for å drive militær kartlegging på Cuba før han vendte tilbake for å fullføre sin militære utdannelse og han begynte sin pilot-trening i juli 1908. Foulois lærte blant annet med kartlegging, fotografering, rekognosering og bruk av radio mens han var i luften. I april 1917 gikk USA inn i den første verdenskrig, og Foulois ble kort tid senere forfremmet til midlertidig brigadegeneral.