3 июня 1967 года израильский кабинет министров принял решение о начале превентивной войны против Египта, Сирии и Иордании — операции под кодовым названием «Голубь». 4 июня президент Египта Насер пообещал, что Израиль будет сброшен в море, а глава Организации Освобождения Палестины Ахмед Шукейри, выступая в иорданской столице Аммане, издевательски пообешал: «Когда мы займем Израиль, мы поможем оставшимся в живых евреям вернуться в их родные страны. Но я думаю, что никто из них не останется в живых». Арабы имели перевес в людях в 1,3 раза, в самолетах — в 4,3 раза, в танках — в 2,3 раза, но по уровню боевой подготовки не могли сравниться с Армией обороны Израиля. Как писал позднее израильский журналист Моше Натан: «Стратегия Израиля никогда не полагалась на проволочные заграждения, окопы и бетонные стены. За день до начала Шестидневной войны один из ротных командиров спросил начальника оперативного отдела штаба Иерусалимской парашютной бригады, почему линия границы в таком запущенном состоянии, и тот ответил: „Сколько, по-твоему, мы будем сидеть на этой линии? Если что-нибудь стрясется, мы двинемся вперед“». Эта стратегия целиком оправдала себя в июне 67-го, но она же поставила Израиль в критическое положение в октябре 73-го после внезапного арабского нападения. В 7 часов 10 минут утра 5 июня израильские войска вторглись на территорию этих стран. 35 минутами позже израильская авиация бомбила 25 египетских аэродромов и военную базу «Каир-вест». 309 из 340 боеспособных самолетов египетских ВВС было уничтожено на земле. Был выбран самый удачный момент для атаки, когда египетские пилоты заканчивали регулярное утреннее патрулирование и вместе с командами наземного контроля шли завтракать, а самолеты направлялись на техобслуживание. Ударам подверглись также иорданские, иракские и сирийские аэродромы, на которых были выведены из строя еще 75 сирийских и несколько десятков иорданских самолетов. Израильские ВВС завоевали полное господство в воздухе. Незадолго до начала войны было создано объединенное египетско-иорданское командование, но оно не успело наладить реальную координацию действий двух армий.
К 7 июня израильские войска заняли весь Синайский полуостров, включая палестинский сектор Газа, и вышли к Суэцкому каналу. Основная часть египетской армии попала в плен, а ее боевая техника и вооружение достались Израилю в качестве трофеев. От иорданских войск был очищен Старый город в Иерусалиме и западный берег реки Иордан. Иорданская армия, созданная на основе сформированного в свое время англичанами Арабского легиона, была наиболее профессиональной из всех армий, противостоявших Израилю, и она оказала самое упорное сопротивление. Только на третий день боев ценой больших потерь израильтяне захватили арабский сектор Иерусалима, а потом оттеснили иорданские войска за Иордан. 7 июня израильский флаг взвился над Стеной плача. В боях за Иерусалим погибли 183 израильтянина. На сирийском фронте израильские танки и пехота взяли Голанские высоты и остановились всего в 12-ти милях от Дамаска.
10 июня 1967 года СССР разорвал дипломатические отношения с Израилем. В тот же день была принята уже четвертая с начала войны резолюция Совета Безопасности ООН о прекращении боевых действий. После этого Израиль, достигнув всех намеченных стратегических целей, прекратил дальнейшее наступление.
В ходе Шестидневной войны египетская армия потеряла около 100 тысяч человек убитыми, ранеными и пленными, почти 800 танков, 258 истребителей МИГ, 68 бомбардировщиков ИЛ, 28 истребителей «Хантер», 10 тысяч автомашин и несколько сот артиллерийских орудий. Потери вооруженных сил Иордании составили 15 тысяч убитых, раненых и пленных. Значительные потери понесли и сирийские войска — 600 убитых, 700 раненых и 570 пленных. Армия обороны Израиля потеряла 679 человек убитыми, 2563 ранеными и 61 танк. Общая площадь оккупированной Израилем территории составила 70 тыс. кв. км с населением свыше 1 миллиона человек.
22 ноября 1967 года Совет Безопасности ООН принял резолюцию № 242 «О политическом урегулировании ближневосточного конфликта и выводе израильских вооруженных сил с оккупированных арабских территорий». Израиль при определенных условиях готов был принять эту резолюцию, толкуя ее в том смысле, что речь не обязательно должна идти о выводе израильских войск со всех оккупированных территорий. Ее безоговорочно приняли Египет и Иордания, но отвергли Сирия и Организация Освобождения Палестины.