קודם לאירוע החטיפה הצטברו ידיעות מודיעין על כוונה כללית של ארגוני טרור מרצועת עזה לבצע פיגוע באזור כרם שלום, שכלל אפשרות לפעולת חטיפה ואפשרות לפעולה באמצעות מנהרה שפתחה יהיה בשטח ישראל. כ-30 שעות קודם לאירוע נעצרו בידי כוח סיירת מטכ"ל שני פעילי חמאס מרפיח שידעו פרטים מדויקים על הפעולה המתוכננת, אך המידע הוצא מהם מאוחר מדי. בעקבות ההתרעה יזם אבי פלד, שהיה מפקד החטיבה הדרומית של אוגדת עזה הצבת מארבים של לוחמי יהל"ם, בנוסף לטנקים שהוצבו באזור בסמוך לגדר הרצועה, בעמדות הגנה מפני חדירת מחבלים. אחד ממארבים אלו מוקם כ־200 מטר מהטנק בו שהה שליט, אך צוות המארב עזב את המקום כחצי שעה קודם להתקפת המחבלים.
בבוקר יום ראשון, 25 ביוני 2006, סמוך לשעה 5 בבוקר (שעת הדמדומים קודם לזריחת השמש), החלה הפגזה של פצצות מרגמה בגזרת מעבר כרם שלום. מעט קודם להפגזה חדרה חוליה שמנתה שבעה מחבלים מרצועת עזה לשטח ישראל דרך מנהרה שפתח היציאה שלה היה כ-100 מטרים מהגבול בתוך השטח הישראלי, סמוך למעבר כרם שלום. לאחר החדירה ובחסות ההפגזה התפצלה החוליה ל-3 חוליות משנה: חוליה אחת תקפה נגמ"ש ריק שהוצב להטעיה, חוליה שנייה תקפה עמדת תצפית של גדוד הסיור המדברי ופצעה שלושה חיילים (שניים מהמחבלים נהרגו במהלך חילופי אש אלה), וחוליה שלישית תקפה טנק מרכבה סימן 3, שהוצב לשמירה ולתצפית בסמוך לגדר המערכת. ההתקפה בוצעה מכיוון עורף הטנק, ובמהלכה נורתה רקטת אר פי ג'י על הטנק.
התקיפה התרחשה בעת "כוננות עם שחר", שבה כל צוות הטנק צריך להיות ער. בפועל רק אחד החיילים היה ער. שליט והשניים האחרים ישנו. אף על פי שהרקטה לא גרמה נזק ממשי לטנק וכל מערכותיו המשיכו לפעול, מפקד הטנק, סגן הורה לצאת מהטנק, ויחד איתו יצא הנהג סמ"ר ששהה בעת החטיפה בתא הטען שבצריח הטנק. השניים נורו ונהרגו בידי המחבלים. שליט נכנס ככל הנראה להלם ולכן לא הפעיל מתוך הטנק את המקלע שלו, הניתן להפעלה מבטן הטנק. אחד המחבלים עלה על הטנק וזרק פנימה שניים או שלושה רימוני רסס. האפוד של שליט שהיה תלוי על כיסאו והשכפ"ץ שהיה עליו ספגו את רוב הרסיסים, ושליט עצמו נפגע קל במרפק ובישבן. בשל העשן שיצרו הרימונים הוא החליט לצאת מן הטנק. שליט לא לקח את נשקו. כשיצא הוא ראה מחבל מטפס על הטנק ולמעשה הסגיר את עצמו בידיו. שני המחבלים, שככל הנראה לא התכוונו לפעולת חטיפת חייל מלכתחילה, רצו עם שליט לכיוון הגדר, פרצו אותה באמצעות מטען חומר נפץ בשעה 05:21, וזחלו איתו מתחתיה. הטען מצוות הטנק, רועי אמיתי, נשאר פצוע בתא הנהג בתוך גוף הטנק.
במהלך הפעולה הותקפו עמדות תצפית לא מאוישות של צה"ל בירי רקטות RPG, והושבתו כתוצאה מכך, דבר שהקשה על הבנת זירת הקרב. לבלבול תרם גם דיווח מוטעה של קצין שהגיע לטנק זמן קצר לאחר שנפגע ולא שם לב להיעדרו של החייל הרביעי. רק כעבור שעה מהחטיפה זוהתה היעדרותו של החייל הרביעי והוכרז נוהל חניבעל.
דובר של "ועדות ההתנגדות העממית" טען כי ההתקפה בכרם שלום תוכננה כמעט חודשיים. גדודי עז א-דין אל-קסאם, שהם הזרוע הצבאית של ארגון חמאס, ארגון "ועדות ההתנגדות העממית" (הכולל פלסטינים מארגון פת"ח, הג'יהאד האסלאמי וחמאס) וארגון "צבא האסלאם" פרסמו הודעה ב-26 ביוני 2006 (יממה לאחר חטיפתו של שליט), המציעה מידע אודותיו - אם ישראל תסכים לשחרר את כל האסירות הפלסטיניות ואת כל האסירים הקטינים. בכך לקחו הארגונים לראשונה אחריות לחטיפה.
בעקבות אירוע החטיפה הטיל הרמטכ"ל חלוץ על האלוף (מיל') גיורא איילנד לבצע תחקיר. הצוות של איילנד קבע שהיה כישלון מבצעי, אך הפעולות שננקטו לפני האירוע היו סבירות, ושאין לנקוט בצעדים כלשהם נגד שרשרת הפיקוד. הרמטכ"ל קיבל את ההמלצות והסתפק בהערות אישיות למפקדים ספציפיים.
תנאי החזקתו לאחר החטיפה.
לשליט לא ניתנה הזכות לביקור של נציגי הצלב האדום, כנדרש על פי המשפט הבינלאומי. במהלך חטיפתו נשברו או נלקחו ממנו משקפיו ובמשך השנים שבהן הוחזק לא סופקו לו משקפי ראייה על ידי החמאס, אף על פי שזוג משקפיים הועברו בזמנו על ידי הוריו למצרים והובטח שיימסרו לו.
לאחר פרסום הקלטת של שליט, הצהיר ה"אחראי על שליט" מטעם החמאס, כי שליט עדיין פצוע, וכי התנאים הסניטריים במקום המבודד שבו הוא מוחזק אינם מתאימים לטיפול בפצועים. הוא הוסיף ששליט זקוק לטיפול רפואי טוב יותר.
בהתייחסות אחרת לשוביו של שליט, נטען על ידי גורם פלסטיני כי: "שליט נמצא בסוג של גן עדן". "דת האסלאם מחייבת לדאוג לשבויים טוב יותר משאנחנו דואגים לאנשינו". "שליט לא נמצא כל הזמן בחדר סגור, כי זה לא בריא. הוא יכול לצאת החוצה, לנשום קצת אוויר צח". לנוכח דבריו של נועם שליט, לאחר חזרת בנו, יש לסייג מאוד אמירות אלו, ונראה כי בשנה הראשונה לשביו סבל שליט מתנאים קשים ואף עבר עינויים, אך לאחר מכן השתפר מצבו.
בזמן היותו בשבי, ניסתה משפחתו של שליט להעביר לו מספר מכתבים, באמצעות הצלב האדום. לפי הידוע שליט קיבל מכתב אחד, שהועבר בתיווכו של נשיא צרפת ניקולא סרקוזי אל ח'אלד משעל, יושב ראש הלשכה המדינית של חמאס, ועד לשליט.
משליט התקבלו מספר מכתבים:
ב-25 ביוני 2007, שנה לאחר החטיפה, פרסמו החוטפים הקלטה של שליט, שבה הוא הקריא את מה שהוכתב לו על ידי שוביו. בהקלטה שליט קרא את ההודעה בעברית, אולם המשפטים נוסחו במקרים רבים על-פי כללי התחביר הערבי. גורמים בצה"ל שבדקו את ההקלטה, טענו כי החוטפים הקפידו לסנן ממנה קולות רקע שעשויים היו להעיד על המקום שבו הוחזק שליט.
לאחר שחרורו של שליט משבי חמאס, הוא אמר לשגריר צרפת בישראל, כריסטוף ביגו, ששוביו נתנו לו להקשיב לרדיו ואף לצפות בטלוויזיה, אולם רק בשידורי ספורט וטבע. בראיון שנכפה על שליט לטלוויזיה המצרית מיד לאחר שחרורו אמר ששמע על המאבק לשחרורו דרך הטלוויזיה והרדיו.
הפעילות מהחטיפה ועד שחרורו.
בעקבות חטיפתו של שליט יצא צה"ל למבצע גשמי קיץ, שנמשך לסירוגין כחמישה חודשים ובמהלכו נהרגו 394 פלסטינים. במקביל התנהלה פעילות דיפלומטית של גורמים בינלאומיים, בעיקר מצרים, לשחרורו של שליט. בהיותו של שליט גם אזרח צרפתי, ניהלה צרפת חזית דיפלומטית. ואולם החוטפים, שפעלו תחת פיקודו של ח'אלד משעל ואנשי ההנהגה הצבאית של חמאס ובהם אחמד ג'עברי, סירבו לשחררו.
בלילה שבין 28 ל-29 ביוני 2006, עצר צה"ל עשרות מראשי חמאס ביהודה ושומרון, כולל 20 חברי פרלמנט ו-8 שרים בממשלה הפלסטינית, בהם מוחמד אבו טיר ושר האוצר עבד א-ראזק. הפעולה תוכננה מראש ובוצעה תוך תכנון עם השב"כ ופרקליטות המדינה. בחמאס טענו שהמעצרים באו כדי לתת לישראל קלף מיקוח על החייל החטוף. בישראל טענו שהמטרה היא להילחם בממשלת הטרור של חמאס, ושכל העצורים יועמדו למשפט על חברות בארגון טרור.
ב-1 ביולי חוטפיו של שליט דרשו לשחרר 1,000 אסירים פלסטינים תמורת שחרורו. ישראל דחתה את הדרישה, חזרה על עמדתה שלא תנהל עסקאות עם טרוריסטים ודרשה את שחרור החייל.
יחד עם ההתנהלות הצבאית, החלו להתגבר חילוקי הדעות בין הפלגים ברשות הפלסטינית. שיאם היה עם הודעתו של אבו מאזן כי "מאמצי המצרים (לשחרור החייל) נתקלים בקשיים, בשל היעדר כתובת בצד של החמאס, ובשל חוסר יכולתם לקבל החלטות". בנוסף, חשפו הפעילויות חילוקי דעות בין ההנהגה המדינית של חמאס, שמנוהלת על ידי אסמאעיל הנייה, ראש הממשלה הפלסטינית, לבין ההנהגה הצבאית של חמאס, שמנוהלת על ידי ח'אלד משעל.
ב-3 ביולי הציבו ארגוני הטרור שחטפו את שליט אולטימטום לישראל, לפיו היא נדרשת לשחרר עד 4 ביולי בשעה 6:00 בבוקר אסירים פלסטינים. עם זאת, לא צוין במדויק מה יקרה אם הדרישות לא תיענינה. לשכת ראש הממשלה דחתה באופן רשמי את האולטימטום. עם פקיעת האולטימטום הודיע ארגון "צבא האסלאם" שלא ימסור עוד מידע על גורלו של שליט.
ב-12 בספטמבר הורה בית המשפט הצבאי לשחרר 18 בכירי חמאס העצורים בישראל.
המדינה עתרה נגד ההחלטה וערעורה התקבל. המדינה טענה כי מעצר אנשי החמאס אינו קלף מיקוח לשחרור שליט אלא חלק מהמלחמה בטרור.
ב-26 בנובמבר הגיעו אהוד אולמרט ואבו מאזן להסכמה על הפסקת אש, לאחר שארגוני הטרור הפלסטינים הסכימו להפסיק את הירי על שדרות בתמורה להפסקת פעולות צה"ל ברצועה. במבצע נהרגו 394 פלסטינים, אך ישראל כשלה בהשגת המטרה העיקרית שלה, שחרורו של שליט. בעקבות לחץ ציבורי ותקשורתי, נכנס אולמרט למשא ומתן בתיווך אבו מאזן ומצרים על שחרור שליט תמורת שחרור אסירים.
2011-2007.
ב-8 בספטמבר 2007 טענו הפלסטינים כי מסתערבים של צה"ל חטפו ברפיח את "אבו ח'אלד", מוהאווש נועימאת אל-קאדי, בכיר ב"כוח המבצעי" של חמאס שהיה מעורב בחטיפת שליט, ויודע גם היכן הוא מוחזק. מדינת ישראל לא הגיבה לטענות אלו.
ב-19 ביוני 2008, כשנחתם הסכם הרגיעה בין ישראל לחמאס, עלתה סוגיית שחרורו של שליט כתמורה לרגיעה. בסופו של דבר הרגיעה נחתמה ללא שחרורו של שליט. אביו של שליט עתר לבג"ץ בניסיון לאסור את פתיחת מעבר רפיח כחלק מהרגיעה, אך עתירתו נדחתה. ב-11 בדצמבר 2008 התייחסה שרת החוץ, ציפי לבני, לחטיפתו של שליט ואמרה: . לקראת סיומו הצפוי של מבצע עופרת יצוקה פרסמה משפחתו של שליט קריאה: .
כמו כן, לאחר תקופה ארוכה בה משפחת שליט בחרה להימנע ממאבק ציבורי המלווה בחשיפה תקשורתית רחבה קיבלה המשפחה בהובלתו של נועם שליט, אביו של גלעד, החלטה לשנות אסטרטגיה ופנתה למשרד "רימון כהן שינקמן" ביולי 2008 לסיוע. רימון כהן שינקמן נענו למשימה זו וממועד זה ליוו את משפחת שליט ומטה המאבק בהתנדבות מלאה.