Опытный образец палубного истребителя, Грумман XF4F-2, впервые поднявшийся в воздух 2 сентября 1937 г., имел недостаточную мощность мотора. Оснащенный новым двигателем XR-1830-76 с двухступенчатым компрессором, самолет во время испытаний развил скорость 537 км/ч. В августе 1939 г. поступил заказ на 54 истребителя F4F-3, 22 из которых были поставлены к концу 1940 г. Эти самолеты служили в составе эскадрилий VF-4 и VF-7. Последующие 95 F4F-3A имели мотор R-1830-90 с одноступенчатым компрессором. Франция в 1939 г. заказала 81 истребитель «Уайлдкэт», которые впоследствии попали в Великобританию и проходили там службу под названием «Мартлет».

С первых месяцев войны «Уайлдкэты» вступили в жестокие схватки с японскими самолетами и многие из них были уничтожены еще на аэродромах, но другим удалось добиться ряда побед. F4F-4 (всего было построено 1169 машин) с вручную складываемым крылом появился в 1942 г. Разведывательный вариант без вооружения, F4F-7, имел дальность свыше 5 600 км. Заводы «Дженерал Моторс» выпускали также вариант под обозначением FM-1 с более мощным мотором, а также FM-2, предназначенный для действий с палуб эскортных авианосцев. Самолеты FM-1 и FM-2 поставлялись в Великобританию как «Уайлдкэты» Mk V и Mk VI (название «Мартлет» не использовалось). F4F-4 активно участвовали в боях у атолла Мидуэй и в Коралловом море. Всего было построено (за исключением прототипов) 7885 истребителей «Уайлдкэт», в том числе 5237 FM-1 и FM-2 на заводах «Дженерал Моторс». 1100 машин было поставлено в Великобританию.

Характеристики F4F-4 «Уайлдкэт»
Экипаж: 1 человек;
Двигатель: звездообразный Пратт-Уитни R-1830-86 мощностью 1200 л.с.;
Макс. скорость на высоте 5915 м: 512 км/ч;
Скороподъемность у земли: 594 м/мин;
Практический потолок: 10064 м;
Дальность: 1240 км;
Вес: пустого - 2624 кг; макс. взлетный - 3607 кг;
Размеры: размах крыла - 11,58 м; длина - 8,76 м; высота - 3,60 м; площадь крыла - 24,15 м2;
Вооружение: 6 х 12,7-мм пулеметов.