Como aviadora naval, cargo que passou a ocupar em 1989, ela serviu no Esquadrão de Combate de Helicópteros nos EUA, participando de missões no Mediterrâneo, Mar Vermelho e Golfo Pérsico. Em setembro de 1992, Suni Williams participou de operações de resgate às vítimas do Furacão Andrew em Miami, Flórida.