Mẫu thử YF-84F thứ hai được hoàn thành với khe hút khí ở gốc cánh. Thường thì người ta sẽ không thiết kế như vậy cho máy bay tiêm kích vì sẽ khiến máy bay mất lực đẩy. Tuy nhiên, điều này lại được thực hiện do vị trí của máy ảnh trong mũi và thiết kế được thông qua cho phiên bản trinh sát RF-84F Thunderflash. Chiếc YRF-84F đầu tiên được hoàn thành vào tháng 2/1952.[1] Chiếc máy bay này giữ lại 4 khẩu súng máy và có thể mang tới 15 máy ảnh. Những đổi mới gồm điều khiển bằng máy tính, máy tính sẽ điều khiển máy ảnh thiết lập các thông số về ánh sáng, vận tốc và độ cao, một kính ngắm cho phi công, giúp phi công có tầm nhìn trực quan tốt hơn về mục tiêu, một máy ghi âm để phi công thuật lại quan sát của mình. Do cùng phát triển từ một mẫu thử nên Thunderflash cũng bị chậm trễ trong khâu sản xuất và cán vấn đề động cơ, nên cho đến tận tháng 3/1954 chúng mới được đưa vào trang bị. Nó nghỉ hưu vào năm 1957, chỉ được sử dụng lại vào năm 1961 và thực sự nghỉ hưu từ ANG vào năm 1972.[1]

Một số chiếc Thunderflash sửa đổi cũng được sử dụng trong Dự án FICON.

Thunderstreak

Thunderstreak có hiệu suất cất cánh kém như với loại Thunderjet cánh thẳng dù có một động cơ mạnh hơn. Trong thực tế, gần 700 pound (3,11 kN) hay 10% tổng lực đẩy do động cơ tạo ra đã bị mất vì J65 đặt ở góc và họng xả có một chỗ uốn khá lớn. Nếu một ngày có nhiệt độ cao thì quãng đường băng cần để máy bay chạy đà cất cánh lên tới 7.500 feet (2.285 m).[3] Tốc độ cất cánh thường đạt khoảng 160 knots (185 mph, 300 km/h).[3] Giống như Thunderjet, loại Thunderstreak có khả năng bay hành trình rất tốt và khả năng xử lý linh hoạt. Giống như mẫu máy bay trước đó, nó cũng bị chòng chành khi bay ở vận tốc lớn và cánh dễ bị rời ra khỏi thân. Ngoài ra, momen quay của F-84F thực tế khó khôi phục lại được và nó chỉ khôi phục lại được ở độ cao dưới 10.000 feet (3.000 m).[3]

Với sự xuất hiện của F-105 Thunderchief cũng có khe hút khí đặt ở gốc cánh, Thunderstreak nhanh chóng trở thành Thud's Mother.[3] Trước đó F-84A cũng được đặt biệt danh là "Hog" và F-84F là "Super Hog", F-105 là "Ultra Hog".

Vào giữa thập niên 1960, F-84F bị thay thế bởi loại North American F-100 Super Sabre, còn RF-84F do loại RF-101 Voodoo thay thế trong biên chế của các đơn vị USAF, sau khi bị thay thế chúng được chuyển xuống phục vụ trong lực lượng Không quân Vệ binh Quốc gia. Chiếc F-84F Thunderflash cuối cùng rút khỏi biên chế của ANG vào năm 1971. 3 chiếc RF-84F của Không quân Hy Lạp đến năm 1991 mới ngừng hoạt động và đó là những chiếc F-84 cuối cùng ngừng hoạt động.

Tác giả Richard Bach của cuốn sách bán chạy Jonathan Livingston Seagull, từng là phi công lái F-84F của ANG phục vụ ở châu Âu. Trong cuốn sách đầu tiên của mình có tựa đề Stranger to the Ground, miêu tả chi tiết chuyến bay của Thunderstreak trong hành trình bay ban đêm từ Anh tới Pháp khi thời tiết không thuận lợi.