Nach Ende des Krieges war Fletcher 1924 bei der Niederschlagung des Aufstands auf den Philippinen beteiligt. 1930 graduierte er am Naval War College und ein Jahr später auch am US Army War College. Zwischen 1933 und 1936 diente er als Adjutant des Secretary of the Navy. Anschließend wurde er auf unterschiedlichen Stabsposten eingesetzt. Nach seiner Beförderung 1939 zum Rear Admiral bekam er das Kommando über verschiedene Kreuzer-Divisionen übertragen.
Ende 1941 übertrug man ihm das Kommando über den FlugzeugträgerUSS Yorktown nebst der zugehörigen Einsatzgruppe (Task Force), die aus zwei Kreuzern und vier Zerstörern bestand, die im Pazifik stationiert waren.
Unter Admiral William F. Halsey nahm seine Einsatzgruppe im nun ausgebrochenen Pazifikkrieg bei den ersten Angriffen gegen japanische Stützpunkte im Februar 1942 auf den Gilbert- und Marshallinseln teil. Einen Monat später nahm Fletcher an den taktischen Einsätzen gegen Neuguinea teil. Kurz darauf wurde er zum Vice Admiral befördert, und die Einsatzgruppe wurde um den Träger USS Lexington und seine Begleiteinheiten erweitert. Mit dieser Gruppe nahm Fletcher als taktischer Befehlshaber an der Schlacht im Korallenmeer teil. Zwar musste er den Verlust der USS Lexington hinnehmen, aber er verhinderte die Invasion von Port Moresby durch die Japaner.
Die USS Yorktown, die bei der Schlacht erhebliche Schäden davongetragen hatte, wurde anschließend in Rekordzeit in Pearl Harbor instand gesetzt, sodass Fletcher mit seiner Einsatzgruppe noch den Oberbefehl über die Träger-Einsatzgruppen unter Admiral Raymond A. Spruance in der Schlacht um Midway vom 3. bis 6. Juni 1942 übernehmen konnte.
Im August desselben Jahres übertrug man Fletcher das taktische Kommando über die Invasionsstreitkräfte in der Schlacht um Guadalcanal, deren Oberbefehl Vice Admiral Robert L. Ghormley hatte. In den folgenden heftigen Kämpfen in den südlichen Salomonen unterstanden ihm die USS Enterprise, die USS Saratoga und die USS Wasp. In der Schlacht bei den Ost-Salomonen wurde die Enterprise schwer beschädigt, einige Wochen später die Wasp durch ein U-Boot versenkt.
Von Dezember 1943 bis 1945 übernahm Fletcher das Kommando über die US-amerikanische Nordpazifikflotte. Nach der japanischen Niederlage überwachte er die Besetzung des japanischen Nordens; danach diente er bis zu seinem Karriereende im Mai 1947 in der Marineverwaltung der USA. Bei seinem Ausscheiden aus dem aktiven Dienst wurde er zum Admiral befördert.
Der US-Zerstörer USS Fletcher (DD-992), der 1980 in Dienst gestellt wurde, ist nach ihm benannt.
Literatur
John B. Lundstrom: Black shoe carrier admiral. Frank Jack Fletcher at Coral Sea, Midway, and Guadalcanal. Naval Institute Press, Annapolis MD 2006, ISBN 1-59114-475-2.