1 октября 1941 г. истребитель официально получил имя «Уайлдкэт» и тем самым стал первым в длинной череде «котов» и «кошек», поставлявшихся фирмой «Грумман» военно-морскому флоту США.

К началу войны с Японией американская морская авиация получила 187 истребителей F4F-3. Уже после начала боевых действий, 11 декабря 1941 г. поступило указание смонтировать на всех самолётах протектированные бензобаки увеличенного объёма и бронезащиту для пилота. Новые баки поставили как основные на все ещё не сданные заказчику машины. Завод также наладил выпуск комплектов для доработки самолётов, уже находящихся в строевых частях. То же самое делали и с бронёй. Бронеплиты были рассчитаны на защиту от пуль японских пулемётов калибра 7,69 мм и мелких осколков снарядов.

Протектор включал слой сырой резины, которая затягивала пулевые пробоины. Но этот слой постепенно разъедался некоторыми примесями в топливе. В баке бултыхались комки резины, со временем затягиваемые в магистрали. Комки закупоривали трубопроводы, приток бензина прекращался и мотор глох. Это привело к ряду аварий и катастроф. Позже применили новый, химически более устойчивый протектор.

Еще на испытаниях истребителя до войны столкнулись с заклиниванием пулемётов при маневрировании с большими перегрузками. Сначала решили, что это связано с избыточным трением при полностью заполненных патронных коробках. Их запретили наполнять доверху. Но это не избавило от отказов. На самом деле патронная лента болталась и перекашивалась в рукавах подачи. Оружейники с авианосца «Энтерпрайз» нашли очень простой способ бороться с этим. Они поставили в рукава пластинки-ограничители. Лента перестала трястись, заклинивания патронов прекратились. После проведения испытаний Бюро аэронавтики флота 11 марта разослало инструкцию по доработке всех «уайлдкэтов».

В конце 1940 г. столкнулись с нехваткой двигателей R-1830-86. Командование флота согласилось получить 95 машин с мотоустановкой по типу XF4F-6. Эти истребители с двигателями R-1830-90 получили обозначение F4F-3A. Они собирались на заводе в Бетпейдже в марте — мае 1941 г. параллельно с F4F-3 и внешних отличий от «троек» первоначально не имели. Но последние экземпляры получили бронестекло и новые прицелы при сохранении воздухозаборника карбюратора в переднем кольце капота.

Реально американский флот получил 65 F4F-3A. Тридцать самолётов должны были быть собраны в упрощённой комплектации. Их намеревались в рамках ленд-лиза передать Греции, которая в это время отражала итальянскую агрессию. Но в апреле 1941 г. в боевые действия вмешались немцы, быстро разгромившие греческую армию. Когда самолёты были готовы, страна уже была оккупирована.

Под обозначением F4F-3P фигурировали фоторазведчики, переделывавшиеся из серийных истребителей F4F-3 различными мастерскими. Всего изготовили 10–15 таких машин. Перспективная фотокамера с фокусным расстоянием 760 мм устанавливалась внизу в задней части фюзеляжа. Её объектив смотрел вправо, прикрытый крышкой люка. Во время съёмки крышка откидывалась вниз несложным механизмом с приводом от тросика. Никакого определённого стандарта переделки не существовало, поэтому имелись различия и по типу фотоаппарата, и по способу его крепления.