Samtidig som han ble ferdig på Yale, gikk Bush inn i Texas Air National Guard. Her ble han fenrik, og i 1970 ble han godkjent som jagerflypilot. Han fløy da Convair F-102 Delta Dagger. I 1972 ble han satt på bakken etter å ha unnlatt å møte til en helsesjekk, og året etter gikk han ut av forsvaret. Bush forlot militæret 8 måneder for tidlig, for å begynne på Harvard University. Bushs militære karriere ble et tema i valgkampen både i 2000 og 2004.