Napięcia na Bliskim Wschodzie doprowadziły do wybuchu wojny, która w zaledwie sześć dni zmieniła mapę regionu i stosunki izraelsko-arabskie. Wojna sześciodniowa (5–10 czerwca 1967) rozegrała się między Izraelem a koalicją państw arabskich – głównie Egiptem, Syrią i Jordanią, wspieranymi przez Irak i innych. Poprzedził ją okres rosnącej wrogości: Egipski przywódca Gamal Abdel Naser w maju 1967 podjął szereg kroków, które Izrael uznał za zagrożenie egzystencjalne. Egipt zażądał wycofania sił pokojowych ONZ z Synaju, następnie zamknął Cieśninę Tirańską dla izraelskiej żeglugi (odcinając port Ejlat od dostępu do Morza Czerwonego) i zawarł sojusze wojskowe z Syrią i Jordanią. W arabskich mediach hucznie zapowiadano zniszczenie Izraela. Izrael, czując się osaczony, zdecydował się na uprzedzający cios.

5 czerwca 1967, wczesnym rankiem, Izrael rozpoczął operację „Focus” – zmasowany atak lotniczy na lotniska Egiptu. W ciągu kilku godzin izraelskie myśliwce i bombowce zniszczyły na ziemi niemal całe lotnictwo egipskie (około 300 samolotów), zdobywając całkowite panowanie w powietrzu. Podobny los spotkał w następnych dniach lotnictwo Syrii i Jordanii. Jednocześnie izraelskie wojska lądowe ruszyły do ofensywy na wszystkich frontach. Na południu izraelskie dywizje, dowodzone m.in. przez gen. Ariela Szarona, przełamały obronę Egipcjan na Synaju, otaczając ich i zmuszając do chaotycznego odwrotu przez Kanał Sueski. W ciągu czterech dni cały Półwysep Synaj znalazł się w rękach Izraela, a 7 czerwca izraelskie czołgi dotarły do wschodniego brzegu Kanału Sueskiego. Na froncie wschodnim Izrael zaatakował Jordanię, która – wierna sojuszowi – rozpoczęła ostrzał izraelskiej części Jerozolimy. Izraelskie oddziały okrążyły i zajęły Jerozolimę Wschodnią (łącząc miasto pod własnym panowaniem), a następnie opanowały cały Zachodni Brzeg Jordanu aż po rzekę Jordan. Na północy, po początkowym powstrzymaniu się (ze względu na radzieckie groźby), 9 czerwca Izrael uderzył na syryjskie pozycje na Wzgórzach Golan. W dwudniowych ciężkich walkach górskich izraelskie wojska zdobyły większą część Golan, zagrażając nawet drodze do Damaszku. 10 czerwca ogłoszono zawieszenie broni – wojna skończyła się absolutnym triumfem Izraela.

W ciągu zaledwie tych sześciu dni Izraelczycy powiększyli obszar swojego państwa trzykrotnie. Zajęli terytoria o ogromnym znaczeniu strategicznym: Synaj (co odsunęło zagrożenie od południa i otworzyło swobodę żeglugi), Strefę Gazy, Zachodni Brzeg Jordanu (wraz z całą Jerozolimą) oraz Wzgórza Golan górujące nad Galileą. Dla państw arabskich była to klęska i upokorzenie – egipska armia została rozbita, Jordania utraciła najcenniejsze ziemie, Syria straciła Golan. Wojna sześciodniowa spowodowała też poważny problem palestyński: około 300 tysięcy Palestyńczyków uciekło lub zostało wypędzonych z zajętych terenów (dołączając do uchodźców z 1948 roku). Terytoria okupowane przez Izrael (Zachodni Brzeg i Gaza) znalazły się pod izraelską administracją wojskową, co zrodziło długotrwałe konsekwencje polityczne i demograficzne.

Na arenie międzynarodowej wojna sześciodniowa utwierdziła hegemonię Izraela na Bliskim Wschodzie, ale również zdynamizowała konflikt. ONZ uchwaliła w listopadzie 1967 Rezolucję nr 242, wzywającą do „wycofania się Izraela z terytoriów okupowanych w zamian za pokój” – stała się ona podstawą późniejszych negocjacji. Państwa arabskie na konferencji w Chartumie (sierpień 1967) zadeklarowały słynne „trzy razy nie” – nie dla uznania Izraela, nie dla negocjacji i nie dla pokoju – choć w praktyce musiały zacząć myśleć o rewizji polityki. W Egipcie porażka podkopała autorytet Nasera, który jednak pozostał u władzy i rozpoczął wojnę na wyczerpanie z Izraelem (1968–1970). Na dłuższą metę wojna 1967 utorowała paradoksalnie drogę do przyszłych porozumień: Egipt, który odzyskał honor w wojnie Jom Kippur 1973, zrozumiał, że nie odbije Synaju siłą – wybrał drogę negocjacji, co zaowocowało układem pokojowym w Camp David (1978) i zwrotem Synaju w 1982. Jednak kwestia palestyńska – status Zachodniego Brzegu, Gazy i Jerozolimy – pozostała nierozwiązana i do dziś stanowi jedno z najbardziej złożonych zagadnień konfliktu bliskowschodniego. Wojna sześciodniowa była więc krótkim, ale brzemiennym w skutki konfliktem, którego echa polityczne są słyszalne do dziś.