בסוף שנת 1962 הורה מפקד חיל האוויר הישראלי, האלוף עזר ויצמן, לראש ענף מבצעים, סא"ל יעקב נבו, לתכנן מבצע להפצצה של שדות התעופה של מדינות ערב. נבו בחר להיעזר בסרן רפאל סברון, מתכנן זוטר מענף מבצעים. השניים סברו כי תקיפה אפקטיבית של שדות התעופה הערביים צריכה להתמקד במסלולי ההמראה והנחיתה, שתביא ללכידת המטוסים על הקרקע, ובכך תתאפשר השמדתם ביעפי תקיפה נוספים ותמנע נחיתה של מטוסי האויב שבאוויר. לפגיעה במסלולים פותחה פצצת פיצוח מסלולים, שבפגיעתה במסלול תקני יצרה מכתש בקוטר של 5 מטרים ובעומק של כ-1.5 מטר. מלאכת התכנון הסתיימה בסוף שנת 1964, והתוכנית קיבלה את השם "מבצע מוקד". התוכנית עודכנה במהלך השנים בהתפתחויות בחילות האוויר. למחלקת ההדרכה בחיל האוויר, בפיקוד שעיה גזית, הועברה בקשה לביצוע אימוני הפצצה מדויקת לטייסות חיל האוויר. בנגב שופץ מסלול ישן, הוצבו בו מטרות שמדמות מטוסי אויב ובו בוצעו האימונים להפצצת המסלול.
מבצע מוקד יצא לדרך כמתקפת פתע ב-5 ביוני 1967. כ-190 מטוסים יצאו לקרב ורק 12 מטוסי מיראז' 3 נותרו להגן על שמי מדינת ישראל.
התקיפות התרחשו בשלושה גלים:
כחצי שעה לאחר יציאת הגל הראשון, יצאו חלק ממטוסי האימון הישראלים מסוג פוגה מגיסטר שהוכשרו לשאת פצצות ומקלעים, כדי לתקוף את תחנות המכ"ם וסוללות תותחים באזור קדמת סיני ולאפשר בכך את שובם הביתה של מטוסי ההפצצה, בלא להתגלות על ידי תחנות המכ"ם. מטוסי הפוגה המשיכו ותקפו סוללות תותחים וריכוזי צבא מצרי בקדמת סיני, עם כניסתם של כוחות הקרקע של צה"ל לסיני לקראת 08:00 בבוקר.
חיל האוויר הישראלי השמיד ביום זה 451 מטוסי אויב (348 מצריים, 60 סוריים, 21 ירדנים, 21 עיראקיים ומטוס לבנוני). מרבית שדות התעופה במצרים, ירדן וסוריה הושבתו כבר ביום הראשון למלחמה ונותרו מושבתים עד לסופה. חיל האוויר הישראלי איבד ביום זה 21 מטוסים, שהיו כ-10% מכוחו.
לאחר המבצע הושבתו לחלוטין חילות האוויר של מצרים וירדן, חיל האוויר של סוריה לא היווה איום משמעותי והאיום הגדול שחששו ממנו בישראל היה מחיל האוויר העיראקי.
המשך הלחימה ב-5 ביוני.
החל מהשעה 11:40 החל הצבא הירדני להפגיז את שדות התעופה הישראלים שהיו בטווח תותחיו. תחילה הופגז שדה התעופה רמת דוד ובהמשך הופגזו גם שדה התעופה במחנה סירקין, נמל התעופה הבינלאומי בלוד ושדה התעופה עקרון. בשדה התעופה של עקרון נפגע מההפגזה זנבו של מטוס תובלה מסוג DC-3 דקוטה.
במקביל להתפשטות ההפגזות גם המטוסים הירדניים יצאו להתקפה. שני מטוסי הנטר תקפו את נתניה, שניים אחרים תקפו את נהלל ועוד שניים תקפו את שדה התעופה סירקין והעלו באש מטוס תובלה מסוג נורד וכמה חיילים נפגעו. שני מטוסי מיראז' ישראלים יצאו ליירוט שני האנטרים שהמריאו מירדן בדרכם לישראל והפילו אחד מהם.
בשעה 11:50 יצאו 12 מטוסי מיג סוריים לתקיפת מטרות בישראל. ניסיון לפגוע במפקדה צבאית הסתיים בפגיעה בכפר החורש הסמוך. המטוסים הסורים ניסו לפגוע גם במנחת מגידו, באשד-כינרות, בדגניה א' ובסכר על הירדן, אולם בקרבות אוויר ובאש נ"מ הופלו חלק מהם וההתקפה נהדפה.
פחות ממחצית השעה אחרי התקיפות הסוריות והירדניות יצאו מטוסי חיל האוויר הישראלי, בגל השלישי של מבצע מוקד המתואר לעיל, להפצצת שדות התעופה מהם יצאו ההתקפות.
ב-5 ביוני, בשעה 14:30, תקף מבנה של מטוסי הנטר של חיל האוויר העיראקי את מושב נהלל. למחרת בבוקר תקף מבנה של מטוסי הנטר את חטיבת ברק ופצע חמישה חיילים.
לקראת שקיעה החל חיל האוויר הישראלי ליטול חלק חשוב בקרבות בחזית הירדנית, בכך שמנע מספר פעמים, בשלבים קריטיים בלחימה, הגעת תגבורות שריון ירדניות לעזרת כוחות הלגיון באזור ירושלים. פעילות זו נמשכה גם ביומיים הבאים, ונפגעו בה 254 טנקים ורק"ם, 22 תותחים וכ-560 כלי רכב.
בלילה תקף מטוס ווטור ישראלי סוללת תותחי "לונג טום" באזור קלקיליה, שהפגיזה את תל אביב.
מסוקי חיל האוויר הישראלי עסקו ביום זה בחילוץ טייסים שנטשו, בפינוי פצועים מהלחימה הקרקעית, ובהמשך בהטסת כוחות של אוגדת שרון בקרב אום-כתף.
המשך הלחימה.
מטוס טופולב 16 עיראקי חדר לשטח ישראל ב-6 ביוני 1967, יומה השני של המלחמה, הפציץ את נתניה, מנחת מגידו ואת שדה התעופה הצבאי רמת דוד. המטוס הופל על ידי צה"ל, אך התרסק על בסיס צה"ל מחנה עמוס, וכתוצאה מההתרסקות נהרגו 14 חיילי צה"ל וכן צוות המטוס העיראקי. אזרחית אחת נהרגה בהפצצה בנתניה. שני חיילים נהרגו לאחר ההתרסקות כשנגעו באחת הפצצות שהיו במטוס.
ב-7 ביוני נשלחו רביעיית מטוסי ווטור ורביעיית מיראז' ישראלים לתקיפת שדה התעופה H-3 העיראקי, שהיה היחיד שהיו יכולים לתקוף ממנו את ישראל. ההתקפה לא צלחה וחיל האוויר העיראקי הפיל שלושה מטוסים ישראלים, טייס ונווט נהרגו ושני טייסים נפלו בשבי והוחזרו בסוף החודש.
בקרבות אוויר שהתקיימו בהמשך הלחימה הפיל חיל האוויר הישראלי 60 מטוסי אויב. אלוף ההפלות היה סגן גיורא רום, שהפיל חמישה מטוסי אויב.
ב-7 וב-8 ביוני תקף חיל האוויר הישראלי סוללות טילי קרקע-אוויר מצריות בסיני. בלחימה הקרקעית בסיני עסק חיל האוויר הישראלי בסיוע לכוחות הקרקע ובתקיפת שיירות שריון וארטילריה מצריות. במסגרת התוכנית לכיבוש שארם א-שייח' הובילו מסוקי חיל האוויר הישראלי כוח של 170 צנחנים, בפיקודו של אל"ם אהרן דוידי, לשארם א-שייח', ועוד 400 צנחנים הובלו במטוסי נורד. הכוחות שהגיעו גילו שחיל הים הישראלי הקדים אותם בהשתלטות על האזור, שננטש על ידי המצרים. ב-9 ביוני הנחיתו מסוקי חיל האוויר הישראלי כוח צנחנים בפיקודו של סא"ל משה לוי באזור ראס סודר.
בימים הראשונים של הלחימה הקרקעית בחזית הסורית, עסקו שני הצדדים בהרעשות ארטילריות, וחיל האוויר הישראלי הפציץ מטרות ברמת הגולן. החל משעות הבוקר של 9 ביוני תקף חיל האוויר הישראלי את רמת הגולן במתקפה אווירית מרוכזת ומתמדת, והמשיך למחרת במתן סיוע אווירי לכוחות היבשה של צה"ל שפרצו לרמת הגולן. מסוקים הובילו צנחנים לעומק רמת הגולן, ואלה כבשו את צומת בוטמייה שבדרום רמת הגולן והרחיבו את השטח שכבשה ישראל.
שימוש במטוסי "פוגה מגיסטר" כמטוסי תקיפה.
בעת התכנונים למלחמה התברר שכוחות צה"ל, שיתחילו לתקוף את מתחמי הצבא המצרי ברפיח בבוקר היום הראשון למלחמה, ייאלצו לפעול ללא סיוע אווירי, משום שמטוסי חיל האוויר יהיו עסוקים במבצע מוקד. מפקד חיל האוויר הציע לדחות את תחילת מתקפת היבשה, אך מפקדי כוחות הקרקע החליטו שההתקפה תתחיל בשעות הבוקר. בשל כך הוחלט ש-44 מטוסי הפוגה מגיסטר יוקצו לסיוע אווירי קרוב לכוחות אלה.
לצורך הפעלת המטוסים הוקמה מחדש טייסת 147 ("האיל הנוגח"), שהוקמה לראשונה ערב מבצע קדש ונסגרה לאחריו. הטייסת הוקמה בבסיס חצרים וכללה בוגרים טריים של קורס טיס ולצידם טייסים ותיקים כמו אלי איל, מטייסי מלחמת העצמאות. המטוסים חומשו בשני מקלעי בראונינג 0.3 אינץ' (7.62 מ"מ) בחרטום ובכוורות רקטות. משימתו הראשונה של המטוס בתחילת המלחמה הייתה משימת הטעייה: בבוקר 5 ביוני, כאשר רוב מטוסי החיל היו בדרכם למצרים עם תחילת "מבצע מוקד", המריאו כמה רביעיות של מטוסי פוגה מגיסטר לטיסת אימונים שגרתית, כדי להטעות את מאזיני האויב ולהציג רושם של בוקר שגרתי.
במלחמה עסקה הטייסת בתקיפת מטרות קרקע ברקטות, בפצצות ובמקלעים. ביום הראשון למלחמה הטייסת תקפה יעדים בחזית המצרית, בתחילה ברפיח ובהמשך בח'אן יונס ועמדות מצריות אחרות בגבול רצועת עזה. בהמשך היום הופנו מטוסי הטייסת לתקיפת יעדים בעזה, אל עריש, ג'בל ליבני, קוסיימה ואום כתף. גיחות נוספות הופנו לאזור ירושלים, עם תחילת המערכה באזור זה. במבצעים אלה נהרגו ארבעה טייסים.
ביום השני למלחמה התרחקה חזית הלחימה המצרית אל תוך סיני ויצאה מטווח הפעילות של מטוסי הפוגה, ועל כן החל מהיום השני הופנתה הטייסת לסייע בחזית הירדנית. לאור העובדה שמטוסים רבים נפגעו ביום הראשון מאש מנשק קל הוחלט על תקיפות מגובה רב יותר. במהלך התקיפות ביום זה תקפה הטייסת בעיקר כוחות שריון ירדניים, בין השאר בציר ירושלים-יריחו ובצפון מערב השומרון. ביום זה נהרג טייס אחד ליד מנזר מאר אליאס, מדרום לירושלים. גם ביום השלישי תקפה הטייסת כוחות שריון בחזית הירדנית, בהם כוחות של דיוויזיית שריון עיראקית שהגיעה ממזרח לסיוע.
היקף פעילותה של הטייסת הצטמצם בימים השלישי והרביעי של המלחמה, בשל יכולתו של חיל האוויר להפנות מספר רב יותר של מטוסים למשימות אלו. ואולם, בלחצם של מפקד בסיס חצרים, אלוף-משנה ג'ו אלון, ומפקד הטייסת, רב-סרן אריה בן-אור, הועברה הטייסת ביומה החמישי של המלחמה לבסיס רמת דוד, כדי שתוכל לצאת לגיחות סיוע לכוחות הקרקע בחזית הסורית. ואולם, בגיחה הראשונה הופל מטוסו של מפקד הטייסת, והגיחה הופסקה. בסך הכל איבדה הטייסת במלחמה שישה מטוסים וטייסים. שני טייסים זכו בציונים לשבח, שהומרו מאוחר יותר לעיטור העוז: מפקד הטייסת, אריה בן אור וסרן יעקב מורגן. שיעור האבדות הגדול יחסית לגודל הטייסת, יחד עם היעדר כיסא מפלט במטוסי הפוגה מגיסטר ומהירותם האיטית, הוביל להפסקת השימוש המבצעי במטוסים אלה, והטייסת נסגרה לאחר המלחמה.
תקרית "ליברטי".
ב-8 ביוני בשעות הצהריים גילה צה"ל בים התיכון, מצפון לאל עריש, אונייה שנחשדה כמשחתת מצרית שמפגיזה את כוחות צה"ל. מפקדת חיל הים הישראלי שלחה מנמל אשדוד שלוש טרפדות ליירוט האונייה. הספינות התקרבו וקלטו במכ"ם מטרה מתרחקת. חישוב מהירות המטרה היה שגוי (מעל 28 קשר) חיזק את ההערכה כי מדובר במשחתת. מפקד פלגת הטרפדות העריך שלא יצליח להשיג את המשחתת המתרחקת וביקש סיוע אווירי.