Jimmy Collins, piloto de pruebas de Grumman, se sentó a los mandos de un rechoncho biplano de caza el 20 de marzo de 1935, puso su motor en marcha y carreteó hacia la cabeza de pista. Poco después realizó su primer vuelo con el nuevo XF3F-1, una versión bastante mejorada del F2F de la Marina, que tiene el honor de ser el último biplano de caza en entrar en servicio en las fuerzas armadas de Estados Unidos.
El F2F tenía graves problemas de estabilidad, y de control de giro, por lo que la marina decidió encargar a Grumman una versión mejorada. También buscaba una cierta capacidad de ataque a tierra. El nuevo avión utilizaba el mismo motor, un Pratt & Whitney R-1535 en estrella, tenía un fuselaje alargado y mayor envergadura de ala. Los defectos quedaban corregidos.
El 20 de marzo Collins realizó tres vuelos. Dos días más tarde, hoy hace 85 años estuvo realizando recuperaciones de picado. En el décimo, a una altura de poco más de 2.400 metros, el avión fue sometido a una fuerza de 14 G. El avión se desintegró en el aire y collins murió en el accidente. El segundo prototipo se construyó más reforzado, pero también se perdió el no poder recuperarse de un giro cerrado.
F3F-2 de los MArines.
A pesar de ellos, las características del F3F eran buenas, y la marina pasó un pedido de 54 F3F-1 el 24 de agosto de ese año. En 1936 el avión entraba en servicio en los portaaviones Ranger y Saratoga. Los últimos se entregaron en enero de 1937. Grumman produjo el F3F-2 sin contrato, cambiando el motor a un Wright R-1820 de 950 CV. La marina pidió 81 unidades. Los aviones parecían más rechonchos, pero su velocidad subía hasta los 410 Km/h.
El F3F-3 fue el resultado de los estudios en el túnel de viento de la NACA, e incorporaba una hélice de mayor diámetro y un fuselaje más cuidado aerodinámicamente. La marina pidió 27, que completaron la serie F3F. Los monoplanos habían llegado para quedarse. Grumman desarrollaba el F4F Wildcat, aunque su desarrollo se estaba prolongando más de lo previsto.
Todos los F3F se retiraron de los escuadrones de primera línea a finales de 1941. Aunque muchos de ellos se siguieron utilizando en misiones de entrenamiento y enlace hasta finales de 1943.