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. thumb|300px|Randolph Bresnik podczas spaceru kosmicznego