ההחלטה לרכוש את סוללות הפטריוט התקבלה עוד לפני פלישת סדאם חוסיין לכוויית. מערכת הפטריוט נחשבה, אז והיום, למערכת הנ"מ הטובה ביותר לטווחים רחוקים, ונבחנה גם יכולתה ליירוט טק"ק (טילי קרקע-קרקע).

מספר חודשים לפני פרוץ מלחמת המפרץ הגיעו לישראל סוללות הפטריוט הראשונות. בעקבות הפלישה לכוויית, החליטה ארה"ב להשתמש בחוק סיוע חירום למדינות-חוץ, ולספק לישראל סוללות פטריוט נוספות במחיר זול יחסית.
ב-25 בנובמבר 1990 יצאה משלחת ממערך הנ"מ, שהתבססה בעיקר על אנשי סוללות ההוק, לבסיס הדרכת הנ"מ בפורט-בליס, כדי ללמוד את הפעלת הפטריוט. קורס מיוחד נערך גם לטכנאים ישראלים, כיוון שלפי תורת הלחימה האמריקאית, המפעיל הוא גם הטכנאי. בחיל-האוויר הישראלי קיימת חלוקה מסודרת לרמות שונות של התחזוקה, וצריך היה לאפיין את תפקידיהם של אנשי המערך הטכני בסוללות הפטריוט.

קורס הטכנאים היה אמור לסיים את הכשרתו באפריל 1991 ובעלי שאר התפקידים היו אמורים לסיים את הכשרתם בסוף פברואר. אך עקב פרוץ מלחמת המפרץ בינואר 1991, ונפילת טילי הסקאד בישראל, חל שינוי בתוכניות.
סא"ל א', מפקד המשלחת, המליץ להחזיר לישראל מחצית מהלוחמים, ובנוסף, לארגן דרך השגרירות תגבורת של חיילים אמריקאים שיבואו לארץ, יישבו ביחד בסוללה הישראלית ויכשירו את הצוות הישראלי תוך כדי עבודה. המחצית השנייה של הלוחמים, כך הציע, תישאר בארה"ב, כדי לסיים את הקורס. בסך-הכל הספיקה המשלחת הישראלית להשלים רק כחודשיים מתוך שלושת חודשי הקורס. הקורס של הטכנאים, לעומת זאת, נמשך חמישה חודשים, והם עדיין לא הגיעו לשלב בו יוכלו ליישם את הידע אותו רכשו. לפיכך, הכוח האמריקאי שנשלח לארץ כלל גם לוחמים וגם טכנאים.

במקביל, סוללות פטריוט אמריקאיות שהיו מוצבות בגרמניה הועברו לארץ ונפרסו ברחבי גוש דן וחיפה. הסוללות נועדו לשמש תחליף זמני עד שהסוללות הישראליות, שכבר היו בארץ, יאויישו על-ידי הצוותים הישראליים. בסוף ינואר קיבל מערך הנ"מ סוללות פטריוט נוספות, וזמן קצר לאחר מכן פרסה גם סוללה הולנדית במרכז הארץ.

בארץ פעלו, אם כן, כמה סוגי סוללות: הסוללות האמריקאיות, הסוללות הישראליות וסוללה הולנדית. בסוללות האמריקאיות כל החיילים, כולל המפקדים, היו אמריקאים. בסוללה הישראלית המפקדים, הקצינים וחלק מהלוחמים היו ישראלים. שאר הצוות היה אמריקאי. הסוללה ההולנדית היתה על טהרת ההולנדים בלבד.

במהלך המלחמה היוו טילי הפטריוט את ההגנה היחידה מול טילי הסקאד העיראקיים. במהלך השנים שעברו מאז מלחמת המפרץ נערכו בפטריוט השבחות שונות, בעיקר בתחום התוכנה, לשיפור הדיוק בפגיעה בטק"ק.

המכ"ם, שסימונו AN/MPQ-53, הוא גולת הכותרת של מערכת הפטריוט. זהו מכ"ם מסוג "מערך מופע", שבו נעשית סריקת מטרות בצורה אלקטרונית על-ידי לוח סטטי, שממנו משודרות אלומות המכ"ם. זאת בניגוד לשיטה המקובלת, שיטת הסריקה המכנית, הנפוצה מאוד במכ"מים של מטוסי קרב (בשיטה זו משודרת האלומה בכיוון קבוע על-ידי פלאטת שידור).

לכל סוללה שניים עד שמונה משגרים, כאשר בכל משגר ניתן להציב ארבעה טילים. כל חלקי הסוללה מחוברים לקרון הבקרה. לכל גדוד פטריוט יש גם קרון בקרה גדודי, שתפקידו לתאם בין יחידות האש בגדוד לבין יתר מגזרי הצבא וחיל-האוויר.

תהליך הירי מבוסס על חמש אונות שונות של המכ"ם הקרקעי: אחת לחיפוש, השנייה לעקיבה אחרי המטרה, השלישית לעקיבה אחרי מעוף הטיל (לשם העברת וקבלת פקודות), הרביעית משדרת לטיל נתוני מטרה והחמישית קולטת את נתוני הטיל בחזרה למכ"ם.

מרבית תהליכי העבודה של המערכת, מרגע קבלת פקודת השיגור, הם אוטומטיים ואינם דורשים את התערבות המפעיל, אלא אם בכוונתו לשנות או לבטל את החלטות המחשב המתקדם של הסוללה.

טיל הפטריוט נמצא בתוך מיכל חתום, ומורכב על משגר, יחד עם זבילו. לאחר השיגור מרכיבים על המשגר זביל חדש ובו טיל (בזביל הישן ניתן להשתמש שוב). הטיל מונע על ידי מנוע רקטי חד-שלבי, והוא בעל ארבעה משטחי היגוי.

מערכת ההנחייה מבקרת את טיסת הטיל לפי השלבים הבאים:

בשלב קדם-השיגור מקבל הטיל נתוני שיגור ראשוניים הנשמרים בזכרון. על- פי נתונים אלה, טס הטיל עד לנקודת הביניים בה הוא נקלט על-ידי המכ"ם. משלב זה מקבלת עמדת העקיבה וההעסקה את נתוני הטיל בהשוואה למטרה, ומחשבת בשבריר שנייה את הנתיב היעיל ביותר למפגש ההשמדה. לאחר מכן, מונחה הטיל עד לנקודת הביניים הבאה, הקרובה לנקודת המפגש עם המטרה.

מנקודה זו עובר הטיל למוד הנחיה סופי, שבו מאיר המכ"ם את המטרה בגל הארה מיוחד. באותו זמן מופעל בטיל מקלט לגילוי ההארה. עם קליטת נתוני המטרה על ידי הטיל, משודרים אלה, לאחר הצפנה, בחזרה למכ"ם. המכ"ם מעבד את הנתונים שהתקבלו מהטיל ומשגר לטיל נתוני הנחיה נוספים. תהליך זה נמשך עד ליירוט המטרה. מעופו של הטיל בשלב זה נראה כטיפוס לגובה רב וממנו צלילה במהירות גבוהה למטרה.

שניות ספורות לפני הפגיעה המשוערת במטרת האויב, עובר הטיל להנחיית TVM - עקיבה דרך הטיל. בשיטה זו ננעל הטיל על המטרה, מעבד את ההחזרים ושולח את נתוני המטרה לעבר המכ"ם דרך אנטנה מיוחדת המותקנת בו. הנתונים מועברים למחשב בקרת הנשק, מושווים עם נתוני המכ"ם ועל-פיהם מחושב המסלול הסופי לנקודת המפגש העתידית עם המטרה.

הטיל עצמו, המשוגר למטרה, מונע במנוע רקטי ומפתח מהירות מירבית של כשלושה מאך. הוא בעל ראש נפץ במשקל של כ-80 ק"ג. הטווח המירבי של המערכת הוא 160 ק"מ והיא מסוגלת להתמודד עם מטרה המתמרנת ב-30 ג'י. מערכת הפטריוט מסוגלת ליירט מטוסי קרב והפצצה מכל הסוגים, במתארי טיסה שונים. לפני מלחמת המפרץ נוסה הפטריוט בהצלחה במשימות יירוט של טק"ק (טילי קרקע-קרקע), למרות שמטרתו העיקרית היא יירוט מטוסים. המערכת מתאפיינת ברמת מיחשוב גבוהה, מכ"ם מיוחד רב-תכליתי וכושר ניידות. זמני התגובה של הטיל מזעריים וקצב האש גבוה: ניתן לשגר טיל כל 1.6 שניות.

ארבע נקודות עיקריות היוו את הבסיס לדרישה המבצעית של הצבא האמריקאי, מהן בראש ובראשונה שיפור הניידות: סוללות הנייק-הרקולס אינן ניידות, וכדי לשנע סוללות הוק יש צורך בכמות רבה של אמצעי עזר וכלי-רכב. השאיפה היתה שהמערכת החדשה תנוע בקלות כדי להקטין את מידת פגיעותה מחד גיסא, וכדי שתוכל לפרוס במהירות בקרבת הכוחות, מאידך גיסא. יתר הסעיפים נגעו בהיבטים טכניים ולוגיסטיים.

כדי להתמודד עם האיומים החדשים נדרשה המערכת להציע יכולת עקיבה בו-זמנית אחרי מספר מטרות, להיות חסינה מפני הפרעות לוחמה אלקטרונית וכן בעלת זמן תגובה קצר מאוד. הטיל עצמו נדרש להיות בעל הסתברות גבוהה להשמדת המטרה. מבחינה תחזוקתית, הותוותה דרישה להפחית ככל האפשר במספר האנשים ובכמות האחזקה הכוללת הדרושים להפעלת המערכת.

אפיון הדרישות המבצעיות של הפטריוט הסתיים בינואר 1965. באוגוסט 1965 הועברה התוכנית לניהול יחידת הטילים בצבא ארה"ב. באפריל 1966 פורסמו הדרישות ומספר חודשים לאחר מכן נערך תהליך הבחירה בין חמשת החברות שניגשו למכרז. במאי 1967 החלו "ריית'און" ו"מארטין-מארייטה", החברות הנבחרות, לפתח את טיל הקרקע-אוויר החדש. הפיתוח היה ארוך מהצפוי, משום שכל שלב בתוכנית נבחן לאחר ביצועו, מבלי לחכות לתוצאה המוגמרת. משך הפרויקט הוערך בכארבע שנים, בתקציב התחלתי של 425 מיליון דולר. למעשה, הסתיים שלב הפיתוח בעלות כוללת של לא פחות משני מיליארד דולר.

עוד בנובמבר 1979, כאשר גמר התכנון נראה באופק, נחתם חוזה ראשוני על-סך 11.3 מיליון דולר, לתחילת הייצור של המערכת הראשונה. באוגוסט 1980 עברה המערכת את הבדיקות הקפדניות של צבא ארה"ב וב-1 ביוני 1982 הוכנסה הסוללה הראשונה לבית הספר האמריקאי לנ"מ בפורט-בליס, טקסס, לצרכי אימון.

באוקטובר 1984 הסתיים שלב הכנסת המערכת לשימוש מבצעי בצבא ארה"ב ומאוחר יותר נפרסו סוללות גם במדינות נאט"ו, ובראשן גרמניה. בתחילת 1990 פרסו כמה סוללות פטריוט של צבא ארה"ב בזירת העימות עם עיראק. סוללות הפטריוט שהוצבו במהלך המלחמה בערב הסעודית הצליחו ליירט את טילי הסקאד העיראקיים בהצלחה חלקית בלבד.