אור ל-6 ביוני 1967, במקביל לפעילות חטיבה 10 בכיבוש מוצבי הרדאר, הופעל גדוד 163 של חטיבת ירושלים, בפיקוד סא"ל מיכאל פייקס. הגדוד היה ערוך להגנה באותה גזרה ממבשרת ירושלים עד שער הגיא. כחלק מהתקפה כוללת של חטיבה 10 על מוצבי הרדאר הסתערה פלוגה של הגדוד על מוצב רדאר 3 והשתלטה עליו עד השעה 22:00.השלב הראשון של ההבקעה בגזרה זו הסתיים בשעה 2:00 לפנות בוקר. לאחר מכן נע הגדוד להתארגנות בעין כרם לקראת תנועה לכיבוש שכונת אבו תור.
כיבוש אבו תור
החל משעות הבוקר של ה-6.6.67 הוחל בהכנות לכיבוש שכונת אבו תור, שמדרום לעיר העתיקה. כל פלוגה בגדוד הייתה אמורה לתקוף עמדה אחת במקביל, בסיוע טנקים של כוח קמארה שחיפו על ההתקפה מרכס חוות הלימוד וכביש עין רוגל. פלוגה ג' בפיקוד משה חביב תקפה בשעה 15:45 את עמדת "לולב", העמדה הירדנית הדרומית ביותר. התקיפות על שתי העמדות הנוספות החלו באיחור. פלוגה ד' בפיקוד אלי קדר הסתערה על עמדת "אריה", כבשה אותה והחלה בכיבוש הבתים שבין עמדת "לולב" הדרומית ועמדת "בית המחלקה". במהלך הקרב הצטרף חפ"ק המג"ד לכוחות המסתערים; בהיתקלות עם חיילים ירדניים שניסו לסגת נהרג המג"ד, סא"ל מיכאל פייקס. פלוגה ה' (המיוחדת) בפיקוד יעקב אבן נעה לכיוון "בית המחלקה" וכבשה אותו. פלוגה ב' בפיקוד עוזי ילובסקי, שנועדה לתקוף את העמדה הצפונית ביותר, "בית התריסים הצהובים", ספגה אש ארטילרית כבדה כאשר נערכה להתקפה. ארבעה חיילים נהרגו, רבים נפצעו וההתקפה התעכבה ב-45 דקות. למרות האבדות הצליחה הפלוגה לכבוש את יעדה. בשעה 18:00 הושלם כיבוש אבו תור. הקרב היה קשה במיוחד, גם בשל העובדה שהירדנים ציפו להתקפה וידעו מה יהיה הכיוון ממנה תבוא. 15 חיילים ישראלים נהרגו בקרב. הירדנים איבדו כ-50 חיילים, ושאר הכוח נסוג מזרחה.
כניסת חטיבת ירושלים לעיר העתיקה
בתאריך 7.6.67 (7 ביוני 1967) כמעט באותה שעה שבה נכנס חפ"ק מח"ט 55 דרך שער האריות, נכנסו דרך שער האשפות שתי פלוגות מגדוד 163 של החטיבה הירושלמית, בפיקוד מפקד הגדוד החדש, יוסף ברוש (כאמור לעיל, המג"ד הקודם, מיכאל פייקס, נהרג ביום שלפני כן בעת כיבוש אבו תור). פלוגה ד', נעה מערבה אל תוך הרובע היהודי והרובע הארמני. הרובע השולט על שכונת המוגרבים ואזור הכותל. פלוגה א' נתקלה באש עם כניסתה לעיר. היא נכנסה לשכונת המוגרבים לכיוון הכותל אולם נעצרה לא רחוק ממנו עקב חשש להתקלות עם הצנחנים. פלוגה ב' הייתה עתודה.
בתאריך 7.6.67 בשעות הצהריים הורה הפיקוד לחטיבה הירושלמית לנוע דרומה ולכבוש את העמדות הירדניות שמדרום לעיר. גדוד 62, בפיקוד סא"ל רוטשילד, נע מרמת רחל ותקף את מוצבי מר אליאס וטבלייה (גבעת המטוס), ביחד עם פלוגה א' מגדוד 161, ובמקביל כבשה הפלס"ר החטיבתי את ג'בל אבו ע'וניים (כיום שכונת הר חומה) והמשיכה לגוש עציון וחברון דרך פאתי בית לחם. גדוד 161 נכנס לבית לחם, בית ג'אלה ובית סחור. גדוד 68 המשיך דרומה עד לחברון יחד עם הפלס"ר. גדוד 163 התארגן לתנועה ב-8.6 ונע דרומה עד מדרום לחברון.
מלחמת ההתשה.
בשנים שלאחר מלחמת ששת הימים ועד למלחמת יום הכיפורים השתנה הייעוד של חטיבת המחוז 16. חשיבותה של ירושלים אולי התעצמה אך שוב לא הייתה זו בעיה צבאית מיוחדת. המצור נפרץ והפרוזדור התרחב ונעלם. לא עוד קו עירוני ולא שטח ריבוני מנותק בהר הצופים.
לצורך החזקת קו הגבול החדש במזרח לאורך הבקעה ובקו הירדן, בנה פיקוד המרכז מפקדת חטיבה מרחבית חדשה שהייתה אחראית גם על נפת הממשל הצבאי ביריחו. חטיבה 16 קיבלה את האחריות לחלקה הדרומי של הגדה שהפך במהלך השנים ל"יהודה". אמנם בשטח פעלו מפקדות נפות ובראשן מושלים צבאיים שבראשם עמדה יחידת הממשל הצבאי של הגדה, אך האחריות לפעילות הצבאית, כולל בתוך הנפות, התחלקה בין שתי החטיבות המרחביות 16 ו-5. לרשותן הועמדו מעת לעת כוחות סדירים וכוחות מילואים לפעילות ביטחון שוטף. הפעילות שהתרכזה בלחימה במחבלים, כללה עבודה משותפת הדוקה עם שירות הביטחון (השב"כ) ועם משטרת ישראל וכוחות משמר הגבול.
ממלחמת ההתשה בבקעת הירדן התרחשה בשנים 1969–1970 לאורך גבול ישראל-ירדן, במקביל למלחמת ההתשה שניהלו ישראל ומצרים סביב תעלת סואץ. במלחמה זו התעמתה ישראל מול ארגוני הטרור הפלסטיניים ומול ממלכת ירדן. ארגוני הטרור הפלסטיניים, שנדחקו על ידי פעולות מערכת הביטחון הישראלית משטחי הגדה המערבית של הירדן אל שטחי הגדה המזרחית (ממלכת ירדן), החלו בביצוע פעולות נגד יישובי עמק בית שאן ובקעת כנרות שכללו: ירי מרגמות, מיקוש, חדירות ליישובים, ירי נשק קל ופעולות חבלה נגד אזרחים וכוחות צה"ל. צה"ל הגיב גם בצורה הגנתית: יצירת קו הגנה לאורך נהר הירדן שכלל גם (בפעם הראשונה בצה"ל) מוצבים, גדר מערכת ודרכי טשטוש.
בגזרת פיקוד המרכז התרכזה בלחימה בארגוני המחבלים שפעלו הן בתוך הגדה המערבית, אך ובעיקר לאורכו של הגבול עם ירדן. מאמצי המחבלים לחדור מבסיסיהם בגדה המזרחית לעבר השטחים בגדה המערבית נבלמו במאמץ אין סופי של לחימה בבקעת הירדן במרדפים שנמשכו גם בעומק במרחב שבאחריות חטיבה 16 וחטיבה 5.מעת לעת לקחו חלק בלחימה גם כוחות הצבא הירדני פעולה שחייבה תגובה גם אל המרחב שממזרח לגבול (הבולטת בהם הייתה פעולת כארמה "מבצע תופת" במרץ 1968). הפעולות התבצעו בעיקר על ידי כוחות חי"ר ושריון סדירות. כוחות המילואים לקחו חלק רק באחזקת המוצבים כחלק ממאמץ הבט"ש לאורך גבול הירדן וכחיל מצב, בתוך השטח, תחת פיקוד המושלים הצבאיים בנפות.
מפקדת חטיבת המחוז 16 המשיכה לשאת בתואר של "חטיבת ירושלים". אמנם חלק מהמשימות הקשורות לעיר עצמה כמו טקסי הר הרצל בערב יום העצמאות, הטקס בכותל המערבי, טקסים צבאים בכנסת והאחריות הצבאית לפעילות "חבצלת" נותרו באחריותה, אך לא הייתה זו עוד פעילות צבאית אינטנסיבית.
האחריות לביטחון השוטף במרחב העיר ירושלים שהתרחבה, עברה כולה למשטרת ישראל. זו נעזרה אמנם במפקדת החטיבה בכל הקשור לתיאום עם פיקוד המרכז ולתגבור כוחות מתוך הצבא אך האחריות הישירה התמוססה. למעשה הקשר הצבאי היחיד לעיר הפך להיות באמצעות מחוז הג"א ירושלים, שבאותה עת המשיך לפעול בכפיפות ישירה לחטיבה ובכפיפות מקצועית למפקדת הג"א (צריך להזכיר שבאותם הימים עדיין לא היה פיקוד עורף).
הפעילות הצבאית לתגבור מרחב הבירה התמצתה במאמצים עיתים לאבטחה מוגברת של מרחב העיר בתקופות החגים (למשל באבטחת ירושלים והכותל ביום הכיפורים).
פעילות מיוחדת באחריות החטיבה קיבלה משנה תוקף ב-1970 כששוגרו לעבר העיר רקטות "קטיושה" מתוך השטח במרחב נפת בית לחם. החטיבה ערכה מעת לעת סיורים אוויריים ואחרים לאיתור מוקדם של הצבת משגרים לעבר מטרות במרחב העיר.
באביב 1973, הוחלט כי מפקדת החטיבה תתוגבר בפונקציונרים נוספים ותשמש כמפקדת מצעד צה"ל לציון 25 שנים למדינה. תוואי המצעד נקבע בחלקו במזרח ירושלים, כך שמלבד הפעילות הארגונית רחבת ההיקף, נדרשה החטיבה לתכנן ולפקוד על האבטחה הפיזית של המצעד, במעגל הקרוב כמו גם במעגלי אבטחה היקפיים.
מטה החטיבה, מ-1969 בפיקודו של אל"ם דוד (ג'וקי) הגואל, נותר בעינו. פונקציונרים סדירים ייחודיים, אותם אי אפשר היה למצוא בחטיבות המילואים האחרות, כמו קמ"ן וקצין קשר עברו הסבה מ"הקו העירוני" לפעילות בט"ש אינטנסיבית, כמפקדה מרחבית ששלטה על הפעילות הצבאית בנפות הממשל. באותן שנים עדיין לא הייתה מפקדה צבאית בשטחי הגדה (כמו מפקדת איו"ש שהוקמה רק שנים רבות לאחר מלחמת יום הכיפורים) אלא רק מפקדה לתיאום הפעולות האזרחיות והממשל הצבאי בשטחים.
סדר הכוחות במילואים של החטיבה נותר בעינו, כגוף חריג בנוף הצה"לי. הסד"כ הענק של עשרה גדודים (ארבעה גדודי חי"ר, ארבעה גדודי חי"ם, גדוד מרגמות כבדות ויחידת (גדוד) נ"ט בצד יחידות חטיבתיות נוספות (לעיתים כפולות של החטיבה ושל המחוז) כמו פלוגת הסיור, פלוגות רפואה ופלוגות הספקה נותר כשהיה.
יחידות אלו הוחזרו לאחר מלחמת ששת הימים למחסני החירום שלהן במרחב ירושלים. מאותה עת הן הפכו למאגר כוח אדם פיקודי / צה"לי לביצוע תעסוקות בט"ש בשטחי הגדה המערבית ועזה כמו גם בפעילות השוטפת של החזקת הקווים בעיקר בגבול עם ירדן. מעת לעת בהתאם לגרף אימונים דליל במיוחד, זכו הגדודים לאימון קצר. הסיירת דאגה לעצמה וכדי לשמור על רמה איכותית הצליחה לארגן לעצמה אימונים תכופים יותר.
גדודי חטיבה 16, בתקופות תעסוקה, איישו את קווי המוצבים בגבולות ויחידות של החטיבה קיבלו פיקוד על גזרות בבקעת הירדן ובעמק בית שאן. חיילי החטיבה השתתפו במרדפים אחרי מחבלים שפעלו בשטחי הגדה וכאלה שחצו את גדר המערכת וסבלו אבדות של הרוגים ופצועים.
מלחמת יום הכיפורים.