Отложив на время обучение, в 1932 году он становится художником-репортёром в арктической экспедиции Отто Шмидта на ледоколе «Сибиряков», впервые в истории прошедшем Северный морской путь за одну навигацию. Рейс закончился потерей винта в Чукотском море и "финишем" под самодельными парусами. А годом позже — на «Челюскине», которому было суждено потерпеть крушение и затонуть в Чукотском море. Спасённая лётчиками команда с триумфом вернулась в столицу, а привезённые зарисовки на фоне «челюскинской эпопеи» станут предметом славы молодого Фёдора Решетникова.
В годы Великой Отечественной войны занимается агитационным искусством, рисует патриотические плакаты, призывающие на борьбу с врагом. Мастерство сатирика находит отражение в антигитлеровских карикатурах, обличающих фашизм.
С середины 1940-х годов обращается к станковой живописи. Создаёт эталонные произведения сталинского соцреализма, посвящённые детям, включая художественную трилогию «Прибыл на каникулы» (1948), «Опять двойка» (1952) и «Переэкзаменовка» (1954). В этих работах автор прекрасно отражает жизнь и быт советских школьников, прорисовывает эмоции и настроения, передаёт озорные и мечтательные детские характеры.
В 1953 году Фёдор Решетников становится членом Академии художеств СССР. Преподаёт в Московском государственном художественном институте. В 1956 году получает звание Народного художника РСФСР. Начиная с этого периода, творчество мастера наполнено сатирой. Он увлечённо разоблачает формализм в искусстве, создаёт острые графические шаржи на коллег.
С началом гонки вооружений, в 1970-х годах, переключается на политические плакаты, критикующие империализм и агрессивные намерения США и военного блока НАТО. В 1974 году становится вице-президентом Академии художеств, удостаивается звания Народного художника СССР.
Совокупный тираж открыток с репродукцией картины художника «Прибыл на каникулы» (1948, ГТГ) составил свыше 13 миллионов экземпляров. Это больше, чем тираж какой-либо другой открытки, выпущенной на тот момент в Советском Союзе[1].
Другой известной картиной художника является полотно «Опять двойка» (1952).
Автор книг: «Моя работа над картиной „Опять двойка“» (в кн. «Из творческого опыта. В.1. Н. Н. Жуков, Ю. М. Непринцев, Ф. П. Решетников», М., 1955), «Тайны абстракционизма» (М., 1963).
Действительный член АХ СССР с 1953 года, член президиума (1953—1958, 1962—1966, 1970—1974), вице-президент (1974—1987). Член СХ СССР.
Внук Алексей Голубев (1968), также художник, от первого брака с художником Юрием Голубевым; второй брак с художником Григорием Цикуновым.
Племянник — Решетников Василий Васильевич (1919—2023), лётчик, командующий дальней авиацией СССР, генерал-полковник авиации, Герой Советского Союза. Писатель, автор книги "Фёдор Решетников. Художник и полярник".
