Dự án Run In hoàn thành các thử nghiệm vận hành vào tháng 11/1954 và F-84F đã làm hài lòng USAF cũng như tốt hơn đáng kể so với F-84G. Tuy nhiên, động cơ thất bại liên tục dẫn tới toàn bộ máy bay vẫn nằm ở căn cứ vào đầu năm 1955. Ngoài ra, động cơ J65 tiếp tục bị bốc cháy khi bay qua mưa hoặc tuyết lớn.[1] Do những vấn đề đó, hoạt động thường trực bị lùi lại cho đến khi F-84F bắt đầu được trang bị năm 1954, và được hoàn thành năm 1958. Căng thẳng gia tăng ở Đức liên quan tới việc xây dựng Bức tường Berlin năm 1961 dẫn tới một tái sử dụng một phi đội F-84F. Năm 1962, phi đội ngừng hoạt động do vài vấn đề về thanh điều khiển. Tổng cộng phi công bay được 1.800 giờ khi máy bay vận hành đẩy đủ.[1] Chúng ngừng hoạt động vào năm 1964, do bị ăn mòn quá nhiều nên những chiếc F-84 của ANG cũng phải nghỉ hưu vào năm 1971.

F-84F ít tham gia vào các cuộc đụng độ trên không, sự kiện nổi bật nhất là vụ 2 chiếc F-84F Thunderstreak của Không quân Thổ Nhĩ Kỳ bắn hạ 2 chiếc máy bay ném bom Il-28 Beagle của Iraq khi đang vượt biên giới Thổ Nhĩ Kỳ do nhầm lẫn trong một chiến dịch ném bom chống lại quân nổi dậy người Kurd ở Iraq, vụ này diễn ra vào ngày 16/8/1962.[2]