Lớp Cannon có thiết kế hầu như tương tự với lớp Buckley dẫn trước; khác biệt chủ yếu là ở hệ thống động lực Kiểu DET (diesel electric tandem). Các động cơ diesel đặt nối tiếp nhau dẫn động máy phát điện để cung cấp điện năng quay trục chân vịt cho con tàu. Động cơ diesel có ưu thế về hiệu suất sử dụng nhiên liệu, giúp cho lớp Cannon cải thiện được tầm xa hoạt động, nhưng đánh đổi lấy tốc độ chậm hơn.[2][3]
Vũ khí trang bị bao gồm ba pháo 3 in (76 mm)/50 cal trên tháp pháo nòng đơn có thể đối hạm hoặc phòng không, một khẩu đội pháo phòng không Bofors 40 mm nòng đôi và tám pháo phòng không Oerlikon 20 mm. Vũ khí chống ngầm bao gồm một dàn súng cối chống tàu ngầm Hedgehog Mk. 10 (có 24 nòng và mang theo 144 quả đạn); hai đường ray Mk. 9 và tám máy phóng K3 Mk. 6 để thả mìn sâu.[4][5] Con tàu vẫn giữ lại ba ống phóng ngư lôi Mark 15 21 inch (533 mm). Thủy thủ đoàn đầy đủ bao gồm 15 sĩ quan và 201 thủy thủ.[4]
Thornhill khởi hành vào ngày 18 tháng 2, 1944 để tiến hành việc chạy thử máy huấn luyện tại khu vực Bermuda, rồi quay trở về New York đúng một tháng sau đó. Nó phục vụ như một tàu huấn luyện tại Norfolk, Virginia trong tháng 4, rồi quay trở lại New York vào tháng 5 để hộ tống một bộ phần của Đoàn tàu UGS-42 đi đến Norfolk. Đoàn tàu bao gồm 108 chiếc này bắt đầu hành trình vượt Đại Tây Dương để đi sang Bắc Phi khi rời Hampton Roads vào ngày 13 tháng 5 và đi đến Bizerte, Tunisia vào ngày 1 tháng 6. Thornhill khởi hành cùng một đoàn tàu vận tải khác để quay trở về New York vào ngày 29 tháng 6. Đến cuối tháng 7, nó lại tham gia thành phần hộ tống một đoàn tàu vận tải khác đi sang Bắc Phi, rồi quay trở về New York vào ngày 7 tháng 9. Trong tám tháng tiếp theo sau, nó tiếp tục hoàn tất bốn chuyến hộ tống vận tải khứ hồi vượt Đại Tây Dương sang các cảng Anh và Pháp.[1]
^Rivet, Eric; Stenzel, Michael. “Classes of Destroyer Escorts”. History of Destroyer Escorts. Destroyer Escort Historical Museum. Truy cập ngày 5 tháng 7 năm 2021.