După absolvirea Syracuse, ea a fost una dintre cele patru femei alese pentru instruirea pilotului de licență la Vance Air Force Base, Oklahoma. După ce și-a câștigat aripile de pilot, a rămas la Vance timp de trei ani ca pilot instructor T-38 Talon înainte de a trece la C-141 Starlifter la Travis Air Force Base, California. Din 1986 până în 1989, a fost repartizată la Academia Forțelor Aeriene din Colorado, unde a fost profesor asistent în matematică și pilot instructor T-41. În 1989, Collins a devenit a doua femeie pilot care a participat la Școala de piloți de testare a Forțelor Aeriene din SUA și a absolvit cu clasa 89B. A fost selectată pentru programul de astronauti în 1990.
trei ani