Amerikanska Hoffman, 40, kortade en tre-över 75 för att sjunka till fyra under totalt, innan Spaniens Garcia, 37, sköt en 69.
Belgiska Pieters slog en 68, medan amerikanska Fowler sköt en dags bästa 67.
Rory McIlroy (73) är en över när han söker en karriär Grand Slam men försvarare Danny Willett missade snittet.
Engelsman Willett slutade en över cut linjen på sju över efter att ha skjutit 78 i bluster vindar som gjorde villkoren knepiga på Georgia kursen, även om de flesta spelare fann poäng lättare än på öppningsdagen.
Endast två spelare - Hoffman och landsman William McGirt - sköt under 70 på torsdag, men sju män lyckades samma bedrift i den andra omgången - inklusive Garcia, Fowler och Pieters.
"Jag kände mig som jag spelade bra, jag kände att jag slog bollen bättre än första dagen," säger Garcia, värld nummer 11.
"Kursen är fortfarande mycket svår, och jag gjorde ett par dumma misstag men jag kan vara glad på grund av hur kursen spelar", tillade han.
Garcia har varit en av spelets ledande spelare sedan spricker på European Tour scenen som tonåring, ständigt svävar i och runt världens topp 10 och utmanande för ledande utmärkelser.
Men hans misslyckande att vinna en av de fyra huvudämnena, efter flera nära missar i 22 topp-10 slutar, är en fläck på en annars stjärnkarriär.
Två imponerande rundor på en bluster Augusta har lämnat honom välplacerad att skaka bort den oönskade taggen av att vara en av golfens mest kända "nära män".
Garcia gjorde en flygande start på sin andra omgång med birdies på de första tre hålen innan släppa sin första skott av turneringen på den fjärde.
Sedan kom total förvirring efter ett misstag på Masters poängsystem.
Garcia gjorde en bogey på par-fyra 10th, men det ändrades på poängsystemet till en trippel-bogey sju - släppa honom ner leaderboarden.
Misstaget rättades så småningom av turneringstjänstemän ungefär en timme senare, flytta honom tillbaka till bundna andra och två bakom Hoffman.
Två fåglar till på 15:e och 17:e utplånade Hoffmans ledning, även om Ryder Cup-stalfarten missade en sex meter lång birdieputt på den sista för att ta direkt klubbhusets ledning.
"Jag har visat mig många gånger att jag kan kämpa och jag känner verkligen att jag inte bara kan vinna en major, men mer än en," sade Garcia.
På scorecard mix-up, tillade han: "Jag såg det på leaderboarden på den 13: e men det viktigaste var att jag visste var jag stod."
Hoffman, 40, orsakade en chock när han sköt en fantastisk sju-under 65 för att leda på torsdag men, föga förvånande, Kalifornien var oförmögen att replikera denna anmärkningsvärda bedrift.
Hans runda förstördes av fem bogeys i sex hål runt turn, även om han återhämtade sig till Birdie den 13: e och stanna i jakten.
"När som helst denna plats företag upp, det spelar sin svåraste bara för att det är svårt att kontrollera din golfboll," sade Hoffman, som bara tidigare har hävdat en topp-25 finish på en major.
Belgiens Pieters - anses vara en av de stigande stjärnorna på den europeiska turnén - flyttade in i strid med en annan imponerande visning på hans Augusta debut.
25-åringen började dagen nivå och, efter bogeying den första, stormade tillbaka med tre fåglar och en örn på 15: e.
Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Fowler, två grupper bakom Pieters, satte tonen genom att hulla sin bunker skott för en örn på par-fem sekunder och lägga en fågel på nästa. Han rullade in ytterligare tre fågelungar för att spela in dagens lägsta runda.
Tvåfaldiga stora vinnaren Jordan Spieth birdade tre av sina sex sista hål för att avsluta nivå par tillsammans med två andra tidigare mästare mästare, Adam Scott och Phil Mickelson.
I tre framträdanden på Masters, har American Spieth avslutat andra, första, bunden för andra.
World nummer två McIlroy, 27, siktar på att bli bara den sjätte mannen att vinna alla fyra majors - vid sin tredje tid av försök i Augusta.
McIlroy, som har tre på varandra följande topp-10 slutar i Georgien, söker en första Masters titel efter segrar på US Open och Open Championship och två amerikanska PGA Championship titlar.
Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Han sköt en skrotig nivå-par 72 på torsdag och följde upp med en liknande-knuffig runda på fredag.
Han kämpade för att finna rytmen i ett kort fyllt med fem bogeys, som räddade fyra fågelungar för att hålla honom inom beröringsavstånd.
Men McIlroy kände sig förnärmad att gå av den 18: e med en bogey efter hans inflygning skott träffade flaggstången och studsade av grönt.
"Skottet på den sista såg ut som en tap-in fågel och jag gjorde fem. Jag fick två dåliga raster med att slå stiftet och vinden sedan fångade mig ut på putten också, "sade han.
"Det var en annan dag där du var tvungen att kämpa, göra en hel del pars och plocka bort udda fågel här och där.
"Jag känner att jag kan sätta ihop en 31 eller 32 tillsammans ett par gånger under helgen och komma närmare ledarna.
"Förhoppningsvis är dessa de tuffaste förhållanden vi har spelat i och förhoppningsvis kan jag gå mycket lägre under helgen."
Englands Danny Willett blev den första Briton att vinna Masters i 20 år när han hävdade sin första stora 12 månader sedan - denna gång fanns det ingen anledning att fira att avsluta en annan karg körning.
Yorkshireman, 29, är den första försvarare att missa snittet sedan Kanadas Mike Weir 2004.
Willett började dagen på en över par, men hans andra runda fick en chockerande start när han spelade in en fyrdubbla-bogey åtta på den första.
Ytterligare två bogeys anlände till det fjärde och 11: e hålet, förutom en ensam fågel på 10: e, vilket lämnar honom farligt nära att missa den beräknade snittet på sex över.
Och en bogey på 18: e knuffade honom till sju över par.
"Vi har haft två fantastiska år och sedan har du lite av en nedgång och det känns som om världen är på väg mot ett slut," Willett sade.
"Att spela Augusta på helgen skulle vara trevligt med det goda vädret som kommer in, men vi hade det i våra egna händer och tyvärr lät vi det glida."
Andra stora namn som missade snittet inkluderar regerande Open mästare Henrik Stenson, plus tidigare Masters vinnare Bubba Watson och Zach Johnson.
Sju andra britter - Chris Wood, Tommy Fleetwood, Russell Knox, Ian Woosnam, Tyrrell Hatton, Sandy Lyle och amatör Scott Gregory, plus Irlands Shane Lowry - misslyckades också med att göra helgen.
Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Tolv månader efter att Bernhard Langer rullade tillbaka åren i Augusta, en annan veteran tidigare mästare drömmer om en saga finish.
Fred Par, som vann Masters 1992, är tre skott bakom den ledande gruppen efter att ha skjutit en två-under-par 70.
Den 57-åriga tidigare världen nummer ett rankas nu 1.893, men visade att erfarenheten räknas för allt i Augusta.
Den amerikanska kardade sex fåglar under en runda punkterad av en dubbel bogey och två bogeys, och nästan hål hans närmar den 18: e men gick iväg med en tap-in fågel.
Ta reda på hur du kommer in i golf med vår speciella guide.
"Jag känner att jag kan spela kursen bra men under sådana här förhållanden känner jag att jag har en bättre chans än om det var soligt och mindre blåsigt", sade han.
"Det skulle vara svårt för mig att skjuta en 68 som några av de bättre spelarna. I dåligt väder känner jag att jag kan kämpa.
"Den enda verkliga besvikelsen var min andra på 17 vilket ledde till en dålig bogey."
En annan tidigare vinnare, 58-årig Larry Mize, blev den äldsta spelaren att göra snittet på sex över par på 30-årsdagen av sin seger 1987.
Charley Hoffmans över natten fördel utplånades som Sergio Garcia, Rickie Fowler och Thomas Pieters satte tillbaka honom för en fyrvägs slips på halva stadiet av Masters i Augusta.