Désigné XP-84A, le premier prototype du Thunderjet fait son vol inaugural le 28 février 1946.
Thunderstreak
Fin 1949, une version du F-84 équipée d'ailes en flèches est envisagée afin d'améliorer les performances. Un F-84E est modifié et fait son 1er vol en juin 1950. Si la vitesse maximale au niveau de la mer est augmentée de 120 km/h, les performances en altitude ne sont guère supérieures. Un réacteur plus puissant (Sapphire anglais) est installé, ce qui oblige à agrandir le diamètre du fuselage. Ce programme est retardé de 2 ans suite à divers problèmes. Ce n'est qu'à mi-1954 que tous les défauts, à l'exception du réacteur qui ne donnera jamais satisfaction, sont corrigés. Le F-84F devait, à l'origine avoir plus de 50 % de composants et outils communs avec le Thunderjet ; en réalité 15 %. Des tests montrent, cependant que le F-84F est nettement supérieur au F-84G.
Thunderflash
Version reconnaissance à partir du F-84F avec un nez fermé, entrée d'air dans les emplantures des ailes et jusqu'à 6 caméras. Il est victime des mêmes problèmes que le F-84F.
La majeure partie des Thunderstreak et Thunderflash sont distribués aux armées de l'air de l'OTAN.
En 1952 est lancé le projet FICON (FIghter CONveyor) : un F-84 est accroché sous le ventre d'un RB-36 destiné à fournir plus d'autonomie. Le Thunderjet doit être largué près de l'objectif et venir s'y ré-accrocher une fois la mission terminée. Les premiers essais commencent en janvier 1952 avec un F-84E. Fin 1953, 25 RF-84F ET 10 RB-36 sont modifiés. Ces missions s'arrêtent un an plus tard au printemps 1956.
XF-84H une tentative d'installer un turbopropulseur dans le nez d'un RF-84F. Deux avions furent modifiées pour recevoir un Allison XT-40-A-1, fournissant 5 850 cv et dont l'extrémité des pales tournait à plus de la vitesse du son. Il fallut déplacer déplacer les ailerons au sommet de la dérive pour les retirer de la zone de turbulence produite par l'hélice. Le premier vol eu lieu le 22 juillet 1955 et seulement 12 furent réalisés avant l'arrêt des essais. Le Allison était si peu fiable que 11 des vols se terminèrent par un atterrissage d'urgence et l'onde" de choc produite par la rotation de l'hélice provoquait un bruit audible à plusieurs kilomètres et des malaises parmi le personnel au sol..