1992-1998 – po zaliczeniu szkoleń lotniczych w bazach Pensacola (Floryda) oraz Beeville (Teksas) został pilotem lotnictwa morskiego i w 106 morskiej szkoleniowej eskadrze szturmowej stacjonującej w bazie Cecil Field (Floryda) rozpoczął szkolenie na myśliwcach F/A-18 Hornet. Następnie otrzymał przydział do 212 eskadry myśliwców szturmowych piechoty morskiej. Służył w bazach lotnictwa morskiego w Canoe Bay (Hawaje), El Toro i Miramar (Kalifornia). Podczas służby uczęszczał do Naval Fighter Weapons School znanej jako Top Gun.
1999-2001 – w styczniu 1999 rozpoczął roczne szkolenie w United States Naval Test Pilot School w Patuxent River w stanie Maryland. Po jego zakończeniu został pilotem testowy w Naval Strike Aircraft Test Squadron (doświadczalna eskadra lotnictwa szturmowego marynarki wojennej) gdzie oblatywał F/A-18 AD oraz F/A-18 E / F. W styczniu 2001 powrócił do szkoły lotniczej w Patuxent River. Był instruktorem lotów na F/A-18, T-38 oraz T-2.
2002 – na University of Tennessee w Knoxville otrzymał stopień magistra systemów lotniczych. W styczniu wrócił do NSATS tym razem w roli koordynatora projektu badań w locie F/A-18 AF. W listopadzie przeniesiono go do 11 Grupy Lotniczej Korpusu Piechoty Morskiej (MAG-11), gdzie był oficerem ds. planowania operacji.
2003 – w styczniu jednostkę przerzucono do Kuwejtu do bazy Ahmed Al Jaber. Jako pilot 225 dywizjonu myśliwców szturmowych na F/A-18 wziął udział w misjach bojowych podczas operacji: Southern Watch i Iraqi Freedom. W jednostce tej służył do czasu zakwalifikowania się do grupy astronautów NASA.
2008 – ukończył Akademię Wojenną Sił Powietrznych (Air War College) w Maxwell.
W sumie wylatał ponad 5800 godzin na 81 typach samolotów.
Randolph Bresnik podczas spaceru kosmicznego
Praca w NASA i kariera astronauty
2004 – 6 maja został przyjęty do 19 grupy astronautów NASA.
2008 – 30 września został wyznaczony do swojej pierwszej misji kosmicznej – lotu STS-129[1]. Powierzono mu podczas tej wyprawy funkcję specjalisty misji.
2009 – w drugiej połowie listopada odbył ponad 10-dniowy lot kosmiczny na pokładzie promu Atlantis (STS-129), podczas którego dwukrotnie wykonywał prace w otwartej przestrzeni kosmicznej łącznie przez blisko 12 godzin[2].
