ההסכם הותיר את שאלת הגבול המדויק בין שתי המדינות פתוחה, וכל מדינה ניסתה לנצל את המצב הבלתי ברור. הצדדים ניסו לכפות בכוח את רצונם, אך קיימו גם מגעים חשאיים ביניהם (בעיקר בוועידת שביתת הנשק). חוסר היציבות בסוריה בתקופה זו הקשה מאוד על קיום המגעים ואף מנע בחלק מהזמן את קיומם. בסדרת עימותים שהגיעו לשיאה בשנים 1951 ו־1964 ייצבה סוריה קו שהכליל בתחום שליטתה גם חלקים מן האזור המפורז אשר היו שייכים להלכה למדינת ישראל. שטחים אלה היו ברובם באזור חופה המזרחי של הכנרת ובאזור חמת גדר. קו זה ידוע כ"קו הארבעה ביוני" (הכוונה היא ל-4 ביוני 1967, היום האחרון לפני פרוץ מלחמת ששת הימים).
הקרב על המים.
ציר מרכזי של המאבק בין ישראל לסוריה היה הקרב על המים בו סוריה בתחילה מנעה את הקמת תעלת ההטיה ב-1953 ובהמשך בשנים 1964–1966 ניסתה להטות את הירמוך ומי מקורות הירדן מלזרום במסלולם הטבעי לנהר הירדן בשטח ישראל.
מודיעין.
בין מלחמת השחרור למלחמת ששת הימים שתי המדינות השקיעו משאבים רבים בפיתוח מודיעין אחת על השנייה. חלק מהפעילות הישראלית התפרסמה אחרי שהסורים חשפו אותה. בין המקרים הידועים ביותר היו:
ממלחמת ששת הימים עד לוועידת מדריד.
מלחמת ששת הימים.
בצהרי 5 ביוני, היום הראשון למלחמה, הפציצו מטוסים סוריים מטרות צבאיות ואזרחיות בצפון ישראל. בתגובה הפציצו מטוסי חיל האוויר הישראלי שדות תעופה בסוריה. בבוקר 6 ביוני החלה הפגזה סורית כבדה על אצבע הגליל בה נהרגו שמונה חיילים בראש פינה. בהמשך להרעשה הארטילרית פתחו הסורים בשתי התקפות קרקעיות. הראשונה הייתה התקפה על מוצב אשמורה (ממזרח לחולתה) והשנייה כוונה לקיבוץ דן ותל דן. שתי ההתקפות נהדפו. בארבעת ימי הלחימה הראשונים המשיכו שני הצדדים בהרעשות ארטילריות וחיל האוויר הישראלי הפציץ מטרות ברמת הגולן. רק עם סיום הקרבות בחזית הירדנית ובסיני יכול היה צה"ל להפנות כוחות מספיקים לחזית הצפונית למלחמה נגד סוריה. בבוקר ה-9 ביוני החלה מתקפה משולבת של צה"ל על המוצבים הסורים בצפון הרמה ובסיום אותו יום ביסס צה"ל את אחיזתו במוצבי הקו הראשון של הסורים. ביום למחרת, 10 ביוני, המשיכו הכוחות הישראליים להתקדם מזרחה אל מול הכוחות הסורים הנסוגים, וכבשו כמעט ללא קרבות שטחים נרחבים. עד שעות הערב באותו היום החזיקו כוחות צה"ל במסעדה אשר במורדות החרמון, בקוניטרה ובאזור בוטמיה. ב-12 ביוני הונחת כוח מחטיבת גולני על החרמון, וכבש אותו ללא קרב.
קו הפסקת האש שנקבע לאחר המלחמה כונה "הקו הסגול", והוא כלל כ-1,260 קמ"ר של שטח שכבשה ישראל בגולן, עד ממזרח לקוניטרה. מלחמת ששת הימים הגבירה את תלותה של סוריה בברית המועצות ומצבה את מערך היחסים בינה לבין ישראל כחלק ממערך היחסים הבינלאומי במסגרת המלחמה הקרה כאשר ישראל התייצבה לצד ארצות הברית.
מלחמת ההתשה.
בפברואר 1969 חדר מיג 21 סורי לרמת הגולן, והופל בידי צה"ל. מיג נוסף הופל בסוף מאי וביולי אותה שנה חדרו מספר מטוסים סורים לרמת הגולן, ובקרבות האוויר של 8 ביולי 1969 הפילו מטוסי צה"ל שבעה מיגים. קרב אווירי נוסף, בו הופלו 3 מיגים סוריים התרחש בדצמבר 1969 בשמי דמשק. מתחילת 1970 התחמם הגבול בין ישראל לסוריה ברמת הגולן וישראל מנתה עד אמצע מרץ 1970 כ-150 תקיפות על מוצביה מצד צבא סוריה וארגוני מחבלים. בלילה שבין 15–16 במרץ 1970 פשטו כוחות צה"ל מוסקים בעומק סוריה וחבלו ברשת החשמל ובתשתיות אחרות. ב-23 במרץ 1970 הרגו כוחות צה"ל 8 חמושים שחדרו לצפון רמת הגולן. בסוף מרץ 1970 תקף כוח צבאי סורי מוצב ישראלי ברמת הגולן ואחד מאנשיו נהרג. ב-2 באפריל 1970 התקיים יום הקרב החמור ביותר בחזית הסורית מאז מלחמת ששת הימים. בלילה שבין ה-16–17 ביוני 1970 בצעה ישראל את מבצעי שפט. 24-26 ביוני 1970 נודעו כמלחמת שלושת הימים, שביומם האחרון ביצע צה"ל תקיפה רחבת היקף בחזית הסורית, שנקראה מבצע קיתון 10.
במהלך ספטמבר השחור (1970) הגיעו המדינות אל סף מלחמה ביניהן לאחר שסוריה פלשה לצפון ירדן וישראל תגברה את כוחותיה ברמת הגולן (בעידוד אמריקאי) על מנת לאיים על סוריה ולמנוע את נפילת המשטר ההאשמי.
בנובמבר 1972 שוב התלקחו קרבות בין ישראל וסוריה ברמת הגולן.
מלחמת יום הכיפורים.
במלחמת יום הכיפורים פלש צבא סוריה אל הגולן, והצליח להשתלט על חלקים ממנו למשך מספר ימים. כוחות צה"ל כבשו שטחים אלה בחזרה לפני תום המלחמה ואף התקדמו והשתלטו על שטחים בעומק סוריה. לאחר המלחמה פרצה מלחמת התשה בין ישראל לסוריה שהתמקדה בשטח שנכבש מעבר לקו הסגול. ב-31 במאי 1974 נחתם הסכם הפרדת הכוחות בין ישראל לסוריה. על-פי ההסכם חזרה ישראל ל"קו הסגול" למעט שטח של כ-60 קמ"ר שכולל את העיר קוניטרה, אשר חזר לשליטה אזרחית סורית. הסורים מסרו את מוצבי החרמון הסורי לאו"ם. רצועה משטח סוריה הצמודה לקו הפסקת האש נקבעה כאזור חיץ בין הכוחות הישראלים לסוריים, והיא נמצאת בשליטה צבאית של כוח בינלאומי בחסות האו"ם המכונה אונדו"פ. מאז חתימת ההסכם גבול ישראל-סוריה שקט יחסית ואין בו עימותים צבאיים.
לאחר הסכמי שביתת הנשק בשנת 1974.
עם תחילת מלחמת האזרחים בלבנון בשנת 1976 נכנס צבא סוריה ללבנון, דבר שהגביר את המתיחות עם ישראל. ראש הממשלה יצחק רבין, הצהיר על סדרת קווים אדומים לגבי פעילות צבא סוריה בלבנון (בין השאר אי הכנסת טילים המאיימים על ישראל ללבנון ואי פעילות של הצבא הסורי מדרום לכביש ביירות-דמשק). קווים אלו החזיקו מעמד עד לשנת 1980 בה פרץ עימות צבאי בין ישראל לסוריה סביב העיר הנוצרית זחלה בבקעת הלבנון. למרות הפסקת האש שהושגה באמצע 1981 האשימה ישראל את סוריה בסיוע לארגוני הטרור הפלסטינים בלבנון (בעיקר על ידי מתן מחסה בשטח הנתון לשליטתה).
ב-14 בדצמבר 1981 קיבלה הכנסת את חוק רמת הגולן הקובע כי "המשפט, השיפוט והמינהל של המדינה יחולו בשטח רמת הגולן". החוק מתייחס לשטח של כ-1,200 קמ"ר ברמת הגולן, שהוא כל השטח הנמצא בין הגבול הבינלאומי מ-1923 וגבול השליטה הישראלית שנקבע בהסכמי הפרדת הכוחות מ-1974. בעקבות זאת קיבלה מועצת הביטחון של האו"ם את החלטה 425 השוללת את תוקפו של החוק מבחינה בינלאומית, וקובעת כי אמנת ז'נבה הרביעית עדיין חלה על שטח הגולן. מבחינת המשפט הפנימי של מדינת ישראל, רמת הגולן סופחה למעשה אל מדינת ישראל, והיא נחשבת נפה במחוז הצפון. זאת, אף על-פי שהחוק נמנע במכוון משימוש במילה "סיפוח" (כך על-פי נאומו של יוזם החוק, מנחם בגין, ביום קבלתו בכנסת).
עם פרוץ מלחמת לבנון הראשונה החל חיכוך בין צה"ל לצבא סוריה שהתדרדר למלחמה של ממש בתוך שטחה של לבנון. כוחות סוריים פעלו בעיקר בגזרה המזרחית, בה נתנו מחסה לכוחות המחבלים אך גם במקומות אחרים בלבנון (ובמיוחד בביירות). לאחר המלחמה נרגעה המתיחות בין ישראל לסוריה בהדרגה (בין השאר בשל הסכסוך בין סוריה לבין הפתח שפרץ בשנת 1983) וישראל השלימה עם השתלטות סוריה על מרבית לבנון.
מאז ועידת מדריד.
משא ומתן בין המדינות.
ועידת מדריד שנערכה בסוף 1991 סימנה את תחילת המגעים הרשמיים בין שתי המדינות. לאחר הוועידה החלו שיחות דו-צדדיות בין המדינות בוושינגטון. בראש צוות המשא ומתן לשיחות עמד יוסי בן אהרון. עם זאת עד לתום תקופת כהונתו של יצחק שמיר באמצע 1992 הושגה התקדמות מעטה, אם בכלל. חוסר ההתקדמות בשיחות בין המדינות הביאה גם לקשיים בשיחות בין ישראל ללבנון שהייתה בתקופה זו תחת שליטה מעשית סורית.
לאחר כינון ממשלת רבין השנייה, מונה בקיץ 1992 איתמר רבינוביץ לעמוד בראש צוות המשא ומתן של ישראל. עם תחילת השיחות הגיש רבינוביץ׳ מסמך רשמי ממנו עלה כי מבחינת ישראל החלטה 242 של מועצת הביטחון של האו"ם נוגעת גם למשא ומתן עם סוריה, כלומר יש נכונות מצד ישראל לנסיגה מהגולן תמורת שלום. בסבב השיחות הראשון שניהל רבינוביץ, באוגוסט 1992, ניכר שהייתה התקדמות, אך סבב השיחות שנערך בדצמבר 1992 נקלע למבוי סתום בנושאי הליבה של השיחות: נסיגה, פרטי הסכם השלום והסדרי ביטחון ואחר כך השיחות הופסקו. ביוני 1993 נפתח סבב שיחות נוסף, ולמרות מעורבות אישית של הנשיא ביל קלינטון במשא ומתן לא הושגה התקדמות. באוקטובר 1993 הודיע שר החוץ שמעון פרס שהקיפאון בשיחות נמשך, לאחר ביקור של השליח האמריקאי דניס רוס בדמשק לא הביא להתקדמות.
במסגרת המגעים באותה עת מסר רבין למזכיר המדינה וורן כריסטופר, הצעה שכונתה "פיקדון" של נסיגה ישראלית מלאה לקווי 67' תוך חמש שנים בתמורה לנורמליזציה מלאה וליחסי ביטחון. בתקופה זו התקיים משא ומתן עם סוריה על הסדר שלום לפי העיקרון הזה, אולם הוא נקלע למבוי סתום עקב הפער בין הצדדים בנוגע לסידורי הביטחון שיתקיימו לאחר נסיגת ישראל, ומיקומו המדויק של הגבול הבינלאומי.
בשנת 1998, בתקופת ממשלת נתניהו הראשונה, קיימו הצדדים שיחות חשאיות כשאת הצד הישראלי ייצג רון לאודר, כשאחת השאלות שנידונו הייתה נוכחות צבאית ישראלית בחרמון לאחר הסכם. לאחר בחירתו של אהוד ברק כראש הממשלה ברק ואסד התראיינו במקביל לעיתון "אל-חיאת", היוצא לאור בלונדון, והרעיפו שבחים הדדיים והביעו מחויבות לחידוש תהליך השלום. אסד הגדיר את ברק "גבר חזק, הגון ואמין". לדבריו, הוא הבין שברק מעוניין להגיע להסכם שלום עם סוריה. ביולי 1999 הכריז שר החוץ, דוד לוי, כי אפשר להגיע להסכם שלום עם סוריה בתוך פחות מ-15 חודשים. ברק מצידו הודיעה שהיקף הנסיגה של ישראל יקבע לאחר הסכם על כל הבעיות שעל הפרק: לבנון, המים, פתיחת הגבולות, השגרירויות, הסדרי הביטחון, מערכות ההתרעה, ועניינים הקשורים לשיתוף פעולה כלכלי.