בפברואר 2013 אהמט דבוטואולו, שר החוץ הטורקי, מתח ביקורת על ישראל על תקיפתה את שיירת הנשק בסוריה.
ב-22 במרץ 2013, בסיום ביקורו של נשיא ארצות הברית ברק אובמה בישראל, ובתיווכו, התקשר ראש ממשלת ישראל בנימין נתניהו למקבילו הטורקי, ארדואן והתנצל על תקרית המרמרה. בשיחה זו, החליטו השניים על נירמול היחסים והחזרת השגרירים לפעילות.
באוגוסט 2013 טען ארדואן שישראל עומדת מאחורי ההפיכה במצרים. ארצות הברית גינתה בחריפות טענה זו, ואביגדור ליברמן, יו"ר ועדת החוץ והביטחון של הכנסת אמר שארדואן הוא "ממשיך דרכו של גבלס".
ביולי 2014 במהלך מבצע צוק איתן תקף ארדואן את חברת הכנסת איילת שקד בטענה שהיא מזכירה את היטלר. מאוחר יותר גינה את ישראל בחריפות, הסית נגדה והאשים אותה ב"רצח עם" נגד הפלסטינים. בעקבות דבריו אלפי מפגינים אלימים תקפו את נציגויות ישראל בטורקיה, דבר שהוביל את משרד החוץ להורות על פינוי משפחות נציגי ישראל בטורקיה מחשש לשלומן, ולפרסום אזהרת מסע לטורקיה.
בדצמבר 2015 פורסם שישראל תקים קרן אשר תפצה את נפגעי המרמרה, התביעות של טורקיה כנגד ישראל יבוטלו, השגרירים יחזרו ובכיר בארגון חמאס, סאלח אל-עארורי לא ייכנס לטורקיה.
ב-19 במרץ 2016 התרחש פיגוע התאבדות באיסטנבול, שבו נרצחו גם שלושה תיירים ישראלים ונפצעו 11. בהתייחס לפיגוע, אירם אקטאש (İrem Aktaş), הממונה על התקשורת הדיגיטלית במפלגתו של ארדואן, פרסמה בחשבונה בטוויטר כי היא מייחלת לכך שכל הפצועים הישראלים בפיגוע ימותו. בתגובה להתבטאות זו נמסר, כי החלו להינקט צעדים להדחתה מתפקידה במפלגה.
ב-27 ביוני 2016 כינסו בנפרד ראש ממשלת ישראל בנימין נתניהו וראש הממשלה הטורקי בינאלי ילדרים מסיבות עיתונאים, והכריזו כי הושג הסכם פיוס בין המדינות לאחר נתק של 6 שנים. עיקרי ההסכם: ישראל תשלם פיצויים בסך 21 מיליון דולרים למשפחות הרוגי משט המרמרה, החזרת השגרירים לתל אביב ולאנקרה, העברת סחורות טורקיות לעזה דרך נמל אשדוד, הקמת תחנת כוח ומתקן התפלה בעזה, פתיחת משא ומתן לרכישת גז טבעי מישראל ומניעת פעילות טרור של חמאס מטורקיה.
2016–2021 – ניסיונות לנרמול היחסים מחדש.
אחרי 6 שנות משבר ביחסים, חתמו ממשלות ישראל וטורקיה על הסכם הפיוס. כתוצאה מההסכם ישראל פתחה משרד במטה ארגון נאט"ו בבריסל וכך תשלים את תהליך ההאמנה הרשמי לברית הצפון אטלנטית. ב-12 בדצמבר 2016 הגיש השגריר הטורקי כמאל אוקם, את כתב האמנתו לנשיא מדינת ישראל ראובן ריבלין.
במאי 2017, נשיא טורקיה ארדואן יצא במתקפה קשה על ישראל בהאשימה כי "העולם מתעלם ממעשי הטבח והאכזריות - והיא (ישראל) מרגישה חסינה". בנוסף, ארדואן קרא לטורקים לעלות במאות אלפים למסגד אל-אקצא בירושלים והשמיע ביקורת על הצעת חוק המואזין. בנאומו הזהיר ארדואן גם מהעברת שגרירות ארצות הברית לירושלים. הוא האשים את ישראל באפליה ובגזענות כלפי הפלסטינים, והצהיר שלסגר הישראלי על עזה "אין מקום באנושות". גורמי משרד החוץ הישראלי פרסמו תגובה חריפה: "מי שמפר זכויות אדם באופן שיטתי בארצו, שלא יטיף מוסר לדמוקרטיה האמיתית היחידה במרחב. ישראל שומרת באדיקות על חופש פולחן מלא ליהודים, מוסלמים ונוצרים – ותמשיך לעשות זאת חרף השמצות חסרות שחר". לאחר מכן הנשיא ראובן ריבלין ניהל שיחה עם נשיא טורקיה ארדואן על נרמול היחסים, שיחה אשר תרמה לשיפור היחסים בין המדינות.
על רקע המהומות בגבול עזה במאי 2018, גירשה טורקיה את שגריר ישראל. השגריר עבר בדיקות ביטחוניות קפדניות בנמל התעופה באנקרה. בתגובה לגירוש השגריר, גירשה ישראל את הקונסול הטורקי מירושלים. עם זאת היחסים הדיפלומטיים בין המדינות לא נותקו לחלוטין.
ב-11 באוקטובר 2019 גינה ראש ממשלת ישראל בנימין נתניהו את המבצע הטורקי בצפון-מזרח סוריה נגד הכוחות הכורדים.
באוגוסט 2020 טורקיה התנגדה לחתימת הסכם נרמול היחסים בין ישראל לאיחוד האמירויות הערביות. משרד החוץ הטורקי הוציא מסר בו נאמר כי "ההיסטוריה לא תסלח לאיחוד האמירויות על ההסכם" וכי לפלסטינים יש זכות להגיב להסכם בעוצמה בה יחפצו. בהמשך אף הודיע המשרד כי תישקל האפשרות לסגור את השגרירות באיחוד האמירות. בתגובה, ישראל הודיעה על תמיכתה ביוון על רקע הפלישות הטורקיות למים הטריטוריאליים שלה.
בדצמבר 2020 ארדואן אמר: "המדיניות הישראלית לא מתקבלת על הדעת, אך מעוניינים בהידוק היחסים".
2021–2022 - חידוש נרמול היחסים.
עם כניסתו של יצחק הרצוג לתפקיד נשיא מדינת ישראל, התקשר ארדואן לברך אותו.
ב-9 בנובמבר 2021 נעצר זוג תיירים ישראלים, לאחר שצילמו את מעונו של נשיא טורקיה רג'פ טאיפ ארדואן. בעקבות זאת המטה לביטחון לאומי הוציא אזהרת מסע לטורקיה. ב-18 בנובמבר 2021 הזוג שוחרר ושב לישראל. באותו יום שוחח ראש ממשלת ישראל, נפתלי בנט, עם נשיא טורקיה. זו הייתה השיחה הראשונה בין מנהיגי ישראל וטורקיה, מאז שנת 2013.
עם הפשרת היחסים בין המדינות, ב-9 במרץ 2022 ביקר נשיא מדינת ישראל יצחק הרצוג באנקרה ונפגש עם נשיא טורקיה ארדואן. זהו הביקור הרשמי הראשון של נשיא מדינת ישראל בטורקיה מזה 15 שנים.
במאי 2022, הגיע לישראל שר החוץ של טורקיה, מבלוט צ'בושולו, בפעם הראשונה מזה 15 שנה, ונפגש עם שר החוץ יאיר לפיד, ועם שר התיירות יואל רזבוזוב.
ביוני 2022 החלה שרשרת של ניסיונות פיגועי טרור כנגד שוהים ישראלים בטורקיה שסוכלו בידי 2 הגופים. ב-13 ביוני 2022, שר החוץ יאיר לפיד אמר:
ב-14 ביוני, אגף המבצעים הורה לכלל המשרתים שנמצאים בטורקיה לעזוב אותה באופן מיידי. לאחר מכן הופחתה אזהרת המסע לטורקיה.
ב-17 באוגוסט, הודיעו שתי המדינות על החזרת השגרירים וחידוש היחסים הדיפלומטיים במלואם.
יחסים צבאיים.
בין ישראל וטורקיה התקיימו קשרים צבאיים הדוקים שבאו לידי ביטוי בין היתר בתמרונים ימיים משותפים לחיל הים הישראלי והטורקי ואימונים אוויריים משותפים לחיל האוויר הישראלי והטורקי בתרגיל האנטוליאן איגל. בנוסף, תעשיות הנשק הישראליות ייצאו אמצעי לחימה שונים לטורקיה והשביחו אמצעי לחימה קיימים שלה. חיל האוויר הישראלי נהג לבצע חלק מאימוני הטייסות שלו בטורקיה עקב הצורך במרחקים גדולים. במהלך שנת 2009 התערערו היחסים הצבאיים של טורקיה וישראל, כאשר ביטלה טורקיה את האימון המשותף עם חיל האוויר הישראלי.
טענה ישראלית נוספת הייתה שטורקיה מבקשת להוות את חלק הארי בכוח הרב-לאומי בלבנון, משום שאין היא בוטחת במדינות מוסלמיות אחרות, דוגמת בנגלדש ומלזיה.
באפריל 2010 דווח שישראל הקפיאה עסקה למכירת מערכות נשק מתקדמות לטורקיה, לטענתה, עקב היחס העוין של ראש ממשלת טורקיה כלפי ישראל.
חרף המתיחות בין המדינות, בין השנים 2017 - 2019 העבירו גורמי ביון ישראלים לעמיתיהם הטורקים מידע מודיעיני שמנע 12 פיגועים שתוכננו להתבצע על אדמת טורקיה.
ב-21 באוקטובר 2021 טענה טורקיה כי נתפסו 15 מרגלים של המוסד.
כלכלה ותיירות.
ב-1988 מחתה ממשלת טורקיה על מה שבעיניה נראה כניצול פועלים טורקים שעבדו בישראל.
החל בשנות ה-90 התקיימו מגעים בין טורקיה לישראל, כמו גם עם ירדן וערב הסעודית, בדבר ייצוא מים מטורקיה למדינות אלה. מטרת הפרויקט הייתה להזרים את מי הג'ייהאן והסייהאן בצינור או באמצעות מיכליות אל מדינות אלה, זכה לשם "נהר השלום" או "מי השלום" (Barış Suyu), אך לא יצא לבסוף אל הפועל, בין היתר בשל עלותם הגבוהה של המים.
בשנת 1997 חתמו ישראל וטורקיה על הסכם לאזור סחר חופשי. הסכם זה מהווה את התשתית החוקתית לסחר בין המדינות. ההסכם מכסה תוצרת תעשייתית אך כמעט ולא תוצרת חקלאית. בין השנים 1997 ל-2007 גדל היקף הסחר בין המדינות מכ-300 מיליון דולר לכ-3 מיליארד דולר. טורקיה מייצאת לישראל: כלי רכב, טקסטיל, חומרי גלם לבנייה ופירות יבשים. ישראל מייצאת לטורקיה אמצעי לחימה, כימיקלים, מערכות השקיה ובקרת מים, ציוד תקשורת וציוד רפואי. טורקיה היא המדינה השביעית מבחינת היקף היצוא הישראלי אליה. ענפי היצוא העיקריים: תזקיקי נפט, כימיקלים, ציוד חקלאי, זרעים, מכונות ופלסטיק. ענפי היבוא העיקריים: כלי רכב, טקסטיל, מינרלים, מכונות ומכשירים, פלסטיק ומוצריו. מינהל סחר חוץ במשרד הכלכלה מפעיל נספחות כלכלית באיסטנבול. בין השאר נרקמה תוכנית להקמת צינור שיספק חשמל, גז ונפט מטורקיה לישראל, שכונתה מסדרון התשתיות. במהלך שנת 2010, לאחר פרשת המשט לעזה, הוקפא המיזם על ידי ממשלת טורקיה.
טורקיה נחשבה כיעד פופולרי ביותר בקרב תיירים ישראלים, ומדי שבוע יצאו עשרות טיסות מנמל התעופה בן-גוריון לאיסטנבול ולאנטליה, ועל בסיס עונתי גם לשדות התעופה הסמוכים למרמריס ובודרום, ולעיתים גם לטרבזון. בימי ראשון וחמישי בתקופת הקיץ והחגים עשוי היה מספר הטיסות היומי לעמוד על עשרות. מספר התיירים הישראלים היוצאים לטורקיה עמד בשנת 2007 על כ-400,000, שהיוו כ-2% מסך התיירים הפוקדים את המדינה. לאחר פרשת "המשט לעזה", והתקררות היחסים בין המדינות פחתה התיירות הישראלית לטורקיה באופן ניכר וכמעט הופסקה לחלוטין. בעקבות כך ובהמשך לצעדים קודמים, באוקטובר 2011 הוחזר נספח התיירות הטורקי בישראל למולדתו.
נושאים פוליטיים במחלוקת.
היחס לרצח העם הארמני.
מדינת ישראל לא הכריזה על הכרה ברצח העם הארמני, כדי שלא לפגוע ביחסים עם טורקיה. אהוד טולידאנו, פרופסור לתולדות האימפריה העות'מאנית, מונה ב-1997 לשגריר ישראל בטורקיה. בסוף אוגוסט של אותה שנה, סוכנות הידיעות הטורקית הממלכתית פרסמה שב-1981 האשים טולידאנו את טורקיה בביצוע טבח בזמן מלחמת העולם הראשונה. טולידאנו טען שהראיון איתו תורגם שלא כהלכה, אולם לבסוף מונה אורי בר-נר לשגריר בטורקיה בפברואר 1998.