В целом самолёт был хорошо принят лётным составом, но устаревшая схема ручного привода уборки-выпуска шасси постоянно вызывала резкую критику.
К началу войны с Японией «уайлдкэты» состояли на вооружении восьми эскадрилий флота и трёх — авиации корпуса морской пехоты. VF-6 размещалась на авианосце «Энтерпрайз», VF-42 — на «Йорктауне», VF-5 и VF-41 (бывшая VF-4) — на «Рейнджере», VF-71 (бывшая VF-7) и VF-72 — на «Уоспе», VF-3 — на «Саратоге», VF-8 — на «Хорнете». Из трёх эскадрилий морской пехоты две (VMF-111 и VMF-121) базировались на континенте, в Квантико, а третья, VMF-211 — на Гавайях. Всего в них насчитывалось 187 F4F-3 и 58 F4F-3A. Все истребители-бипланы к этому времени перевели в учебные части и в строевых эскадрильях эксплуатировались только монопланы.
В первый же день войны, когда японцы нанесли авиационный удар по Пёрл-Харбору, было потеряно девять из 11 истребителей эскадрильи VMF-211, стоявших рядком на аэродроме Эва в юго-западной части острова Оаху. Все их сожгли на земле японские истребители, ни один «Уайлдкэт» в этот день не поднялся в воздух. Вечером того же дня потери увеличились, но японцы здесь были ни при чём. Шесть истребителей, перелетавших с авианосца «Энтерпрайз», при посадке на Оаху были обстреляны запаниковавшими зенитчиками. Три лётчика погибли, пришлось списать четыре F4F-3.
Во время налёта на аэродроме Эва находилась лишь половина состава эскадрильи VMF-211, поскольку за четыре дня до этого остальные машины под командованием майора П. Патнама перебросили на остров Уэйк.
Боеспособность этого подразделения была весьма относительной. Лётчики успели пройти лишь очень краткий курс подготовки. Аэродром на Уэйке представлял собой просто голую площадку практически без всякого оборудования. Укрытия для самолётов отсутствовали. Из 11 истребителей только два относились к поздним сериям с протектированными баками. Завезённые на аэродром 45-кг бомбы к держателям не подошли.
8 декабря японцы нагрянули и на Уэйк. Семь (по другим данным — восемь) истребителей сразу же оказались уничтоженными на земле, а все остальные получили повреждения, но были отремонтированы. Эти самолёты отбивали воздушные налёты (сбив несколько вражеских машин) и помогли сорвать первую попытку высадить десант на побережье. При этом капитан Элрод бомбами (45-килограммовки все-таки приспособили) потопил японский эсминец «Кисараги». Другим лётчикам удалось также повредить транспорт с войсками.
19 декабря японцы вернулись с ещё большими силами. Американцы смогли поднять в воздух два F4F. Они вступили в бой с 39 самолётами, взлетевшими с авианосцев «Сорю» и «Хирю». Один «Уайлдкэт» был быстро расстрелян японскими истребителями A6M. Второй прорвался к бомбардировщикам и сбил два из них, прежде чем пилот капитан X. Фруэлер был ранен и вынужден выйти из боя; на посадке он разбился.