Ствольное вооружение состояло из четырех (F4F-3, FM-1 и FM-2) или шести (F4F-4, «Martlet II») пулеметов Colt-Browning М2 калибра 12,7 мм, расположенных в крыльях. Спуск пулеметов электрический, производился нажатием кнопки на ручке управления. Позднее самолеты оборудовались переключателем для стрельбы залпом или группами пулеметов. Перезарядка пулеметов ручная с помощью тяг, выведенных к креслу пилота (по одной тяге на пулемет). Пулеметы оснащались электроподогревом. У первых самолетов имелась система обдува пулеметов теплым воздухом из двигательного отделения. Рефлексивный прицел Mk 8 устанавливался на продольной оси симметрии самолета над приборной доской. У первых самолетов имелся устаревший телескопический прицел. Самолеты F4F-7 не имели вооружения вовсе.
Бомбовое вооружение. Самолет мог брать на внешнюю подвеску две бомбы массой до 116 фунтов (52,6 кг). Чаще всего использовались 100-фунтовые (45,4-кг) бомбы. Предохранитель бомбодержателей находился на панели переключателей в кабине пилота. Сброс бомб производился кнопкой на ручке управления. Система сброса дублировалась ручным механизмом.
Ракетное вооружение. Поздние самолеты (FM-1, FM-2) на консолях крыльев могли нести направляющие Mk 5 для неуправляемых ракет HVAR калибра 127 мм. Ракеты имели электрический пуск. Имелась возможность пускать их по одной или залпом в зависимости от положения переключателя на панели переключателей. Первоначально ставили только по одной направляющей под крыло, но очень быстро число направляющих под каждым крылом довели до трех.