После первых побед, одержанных армией Вашингтона над англичанами в конце 1776— начале 1777 г. при Трентоне и Принстоне, Пейн в основном посвящает себя публицистической и политической деятельности, находя, что ею он принесет республике большую пользу, нежели военной службой. Для понимания политических и социологических взглядов Пейна имеет значение серия его статей в защиту конституции Пенсильвании, написанной революционерами под руководством Франклина. Пейн выступает против консервативных элементов, покушавшихся на конституцию. Он отстаивает учение о естественных правах человека, о том, что человек должен быть свободным.
В разгар революционной войны, в 1777–1778 гг., республика поручила Пейну ответственный пост секретаря Комитета конгресса по иностранным делам, занимая который он боролся против спекулянтов и противников революции. По поручению конгресса Пейн помогал молодому полковнику Джону Лоуренсу в его важной дипломатической миссии во Франции — ускорить помощь американцам. Пейн в это время составил преамбулу к акту пенсильванской ассамблеи, принятому в марте 1780 г. и впервые узаконившему меры по постепенному освобождению негров-рабов. В том же 1780 г., когда Дж. Вашингтон сообщил конгрессу о серьезных нехватках в армии, Пейн пожертвовал на нужды войны свои деньги и организовал сбор средств. Задавшись целью написать трехтомную историю американской революции, Пейн собирал материалы. Обнаружив труд аббата Рейналя «Философская и политическая история учреждений и торговли европейцев в обеих Индиях», часть которого, изданная в 1781 г., называлась «Революция в Америке», Пейн немедленно написал и издал свое «Письмо к аббату Рейналю…», в котором опровергал ошибочные утверждения Рейналя и выступал в защиту дела американских революционеров.
Пейн продолжал неустанную агитацию за независимую республику, за всеобщее избирательное право, за обучение всех детей в общедоступных школах, за пенсии престарелым, за отмену рабства негров. Такая активность Пейна была не по вкусу американской буржуазии и плантаторам, не говоря уже о сторонниках Англии — контрреволюционерах. У популярного в Америке Пейна появились не только многочисленные друзья, но и враги, опасные и коварные.
Война за независимость окончилась в 1783 г. США подписали с Англией Парижский мирный договор. Вместе со всем народом Пейн ликовал: «„Времена испытаний для человеческих душ“ прошли. Величайшая и глубочайшая революция, которую когда-либо знал мир, славно и благополучно завершилась», — писал он (18, стр. 170).
Все долгие годы войны Пейн не забывал своих научных занятий и ждал, когда сможет обратиться к ним вновь.
Когда война окончилась, Пейн был беден. Но вскоре его дела поправились. Штат Нью-Йорк за бескорыстную службу Америке подарил Пейну дом неподалеку от Нью-Рошели, затем конгресс США и штат Пенсильвания за заслуги в революции предоставили ему некоторую денежную помощь. Впервые в жизни Пейн приобрел финансовую независимость, у него оказались свободные деньги. Теперь можно было реализовать свои планы. В конце 1785 г. Пейн нанял себе в помощники Джона Холла — плотника и механика, с которым и занялся различными усовершенствованиями и изобретениями, неизменно показывая их своему старому другу и авторитетному ценителю Франклину. В эти годы Пейн изобрел бездымную свечу, сконструировал одноарочный железный мост, внеся новшество в его сборку, и построил его модель.
Научные занятия, конечно, требовали времени, но Пейн продолжал участвовать и в политической жизни послевоенных Соединенных Штатов. Свои политические взгляды, выражавшие чаяния простого люда, трудящихся страны, он излагал в созданном и руководимом Франклином «Обществе политических исследований». Важным вопросом этого времени был вопрос о бумажных деньгах и банке, созданном во время войны континентальным конгрессом и ассамблеей штата Пенсильвания. Война, нарушив экономическую жизнь колоний, повлекла за собой инфляцию, сокращение в обороте звонкой монеты и увеличение бумажных денег, что тяжело отразилось на положении народных масс, особенно трудящегося фермерства, которое требовало полного покрытия этих бумажных денег. В связи с этим Пейн изложил свои взгляды в трактате 1786 г. «Рассуждение о государстве, делах банка и бумажных деньгах» и в нескольких газетных статьях на эту же тему. Пейн выступил за ликвидацию выпущенных во время войны бумажных денег и сохранение банка. Это не означало, что он изменил своему радикализму. Он искренне верил, что собственность банка будет служить всем классам общества.
Тем временем, потеряв надежду заручиться средствами на постройку моста в США, Пейн решил реализовать свой проект в Европе и весной 1787 г. уехал во Францию.