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Amplamente utilizado na Guerra da Coreia, mostrou logo suas debilidades no combate ar-ar, inerentes ao uso de uma asa em ângulo reto, a qual não conseguia ombrear em agilidade de manobra e nem aproveitar o impulso disponibilizado por motores mais recentes e com maior potência, principalmente seu desempenho era comparado com o F-86 Sabre e o Russo MIG-15, que incorporavam asas em flecha. Foi assim relegado para a função de caça-bombardeiro primário, na qual realizou aproximadamente 86 mil missões e obteve um crédito de 60% de sucesso entre os alvos terrestres atacados.
O F-84G foi ainda a primeira aeronave de produção final a utilizar e usar um sistema de reabastecimento de combustível em voo, também o primeiro caça com capacidade de transportar e lançar uma bomba nuclear tática, no caso a Mark 7. Do seu desenho básico derivaram duas versões significativamente diferentes e com desempenho substancialmente aumentado, principalmente pelo uso das asas em flecha e de um motor muito mais potente: uma versão de ataque ao solo (F-84F) e uma outra, em tudo idêntica, mas destinada à função de reconhecimento fotográfico (RF-84F).
Com uma produção superior a sete mil exemplares, inicialmente destinados à USAF, veio a ser distribuído em largas quantidade pelos países membros da NATO, ao abrigo do programa de assistência militar (MAP), do qual Portugal também usufruiu, vindo a operar 125 aeronaves F-84G entre os anos de 1953 a 1974, as quais foram