לאור ההפגזות על עמק יזרעאל ועל בסיס חיל האוויר רמת דוד, הוחלט במטכ"ל בשעה 12:30 לתקוף את המערך הירדני באזור ג'נין - יעבד, על מנת להשמיד את המרחב הארטילרי הירדני המסכן את רמת דוד.
בשעה 14:00 הורה אלוף פיקוד הצפון דוד אלעזר, למפקד אוגדה 36 אלעד פלד, לפרוץ לעמק דותן ולהשמיד את הארטילריה הירדנית בגזרה. לשם ביצוע המשימה הועמדו לרשות האוגדה חטיבה ממוכנת 45 וחטיבת חי"ר 9. בפועל עמדה לרשות האוגדה רק חטיבה 45, משום שכוחות חטיבה 9 היו פרוסים במוצבים לאורך הגזרה, ונדרש זמן להחליפם.
משימת האוגדה הייתה מוגבלת באותו זמן להפסקת הירי הארטילרי בצפון השומרון, אך לא ניתן עדיין אישור להשתלט על מלוא השומרון, ואף לא ניתן אישור לכבוש את ג'נין.
בשעה 17:00 חצתה חטיבה 45 את הגבול, תוך שהיא פועלת בשני מאמצים: המאמץ העיקרי פעל ממערב לג'נין בשני צירים - גדוד 74 מתוגבר בפלוגת טנקים, נע בציר גבעת עוז - כפר דאן - בורקין (כביש 66), על אף קשיים עקב תנאי הדרך ובעיות ניווט, התקדם הכוח אל מול אש ירדנית כבדה, ועד 21:30 כבש את מוצבי בורקין. במהלך הלילה הצטרף אליו אף שאר הכוח, ולקראת שחר ה-6 ביוני עמד הכח על שפתו של עמק דותן ושלט על כביש 60 המוביל לג'נין מדרום מערב (באזור צומת קבאטיה), ובכך ניתק את ג'נין מעורפה.
גדוד 39 נע בציר גבעת עוז - תל קדש - יאמון (ממערב לכביש 66 וציר ההתקדמות של גדוד 74), לעבר עמק דותן, הכוח כבש את יאמון ונטרל את תותחי הלונג טום שהיו פרוסים שם, אך לא הצליח להמשיך לעבר שפתו של עמק דותן בשל קשיי עבירות, ומשום כך חזר על עקבותיו ונע בעקבות גדוד 74. החזרה לאחור עיכבה את הכוח במשך זמן ממושך, והשפיעה עמוקות על המשך הלחימה.
לאחר התמקמות כח הטנקים על שפת העמק, החל הפלס"ר החטיבתי לחצות את עמק דותן לאחר חצות לעבר צומת קבטיה שעל כביש 60 מדרום-מערב לג'נין. עקב טעות פנה הכח דרומה לעבר צומת דותן, נפגע קלות ממארב ירדני, ולאחר מכן סב על עקבותיו צפונה לעבר צומת קבאטיה. הסיירת נתקלה בכח ירדני משוריין (6 טנקים מגדוד 12) בצומת שתחילה לא זיהה את הכח הישראלי ככח אויב, אך כעבור זמן קצר פתח לעברו באש וגרם לסיירת לאבדות. הסיירת נחלצה בסיוע אש מרגמות. מאוחר יותר נכבשה הצומת בידי כח שריון.
המאמץ המשני כלל את גדוד 25 מתוגבר בפלוגת טנקים, הכוח נע בציר ערערה - עין אל סחלה - יעבד, אך התעכב עקב אש עזה שנורתה עליו ממוצב שקיומו לא היה ידוע, קשיים עקב תנאי הדרך, ואש ארטילרית עזה, ומשום כך הצליח לכבוש את יעבד (היושבת מעל הפינה הצפון-מערבית של עמק דותן) רק בבוקר ה-6 ביוני.
ב-5 ביוני בשעה 21:30 אישר שר הביטחון משה דיין לכבוש את ג'נין, כדי להרחיב את הלחץ על הירדנים, ולהביא להתמוטטות המערך הירדני בגדה המערבית כולה. במקביל הורה הרמטכ"ל יצחק רבין לפיקוד צפון, להוריד את חטיבה 37 בהרכב מוקטן, מאצבע הגליל לגזרת צפון השומרון. החטיבה נעה דרומה במהלך הלילה, וב-6 ביוני בשעה 05:15 חצתה את הגבול. משימת החטיבה הייתה לתקוף את ג'נין מצפון במקביל לחטיבה 45 שבאה מדרום.
מהלכי כוחות צה"ל במהלך הלילה פגעו קשות בחטיבה 25. חטיבה 25 ניסתה לבלום את כוחות צה"ל באש ארטילריה ובתותחי נ"ט, ובהמשך על ידי קידום פלוגות הטנקים מצמתי קבטיה ועראבה לעבר מוצבי בורקין וג'נין, אך עד שעות הבוקר נפלו כל מערכי חטיבה 25, חלקם לאחר לחימה עיקשת, והוצאה פקודת נסיגה לכוחות. כמו כן גדוד הטנקים 12 איבד את כל הטנקים שהיו לו, ומפקד הגדוד וסגנו נפצעו ושני מפקדי הפלוגות ותריסר חיילים נהרגו.
ב-6 ביוני בשעה 06:30 בבוקר כבשו כוחות חטיבה 45 את רכסי ג'נין בתנועה מכיוון דרום-מערב תוך כדי לחימה עם שריון וחי"ר ירדני, ושטפו את העיר. חטיבה 45 השאירה כח מוקטן כחסימה לתגבורת ירדנית בצומת קבאטיה. בעקבות תקיפת חטיבת 40 הירדנית מדרום בשעות הבוקר, פינו כוחות חטיבה 45 את ג'נין בשעה 08:00 ופנו דרומה לעבר הכח הירדני, והותירו את מלאכת הטיהור לחי"ר של חטיבה 9. אולם מפני שהירדנים שנטשו את עמדותיהם בעת כניסת כח השריון שבו אליהן עם יציאתו מהעיר, נאלצו כוחות חטיבה 9 לכבוש את העיר מחדש בקרב שנמשך עד השעה 13:30 בצהריים.
לאחר שהתברר שחטיבה 45 מסוגלת לכבוש את העיר לבדה, שונתה משימתה של חטיבה 37 והיא נצטוותה לנוע ממזרח לג'נין על גב ההר בין המוצבים הירדנים לעבר חלקו המזרחי של עמק דותן, ולאחר מכן להציב חסימה לעבר צומת קבטיה, ולפגוע בחטיבה 40 מהאגף.
מסע חטיבת השריון 40 הירדנית.
עקב ידיעות שהגיעו למטכ"ל הירדני על ריכוזי שריון באזור באר שבע ובאזור פרוזדור ירושלים, העריך גנרל ריאד ב-5 ביוני שצה"ל עומד לתקוף בתנועת מלקחיים בציר ירושלים - יריחו, ובציר באר שבע - חברון - צפון ים המלח. מאידך תנועת חטיבה 45 לא אותרה אצל הירדנים, ומשום כך לא העסיקה גזרת צפון השומרון את הפיקוד הירדני עד שהחלה המתקפה.
על פי הערכה זו הורה הפיקוד הירדני בשעה 12:30 לחטיבת השריון 60 לנוע מאזור יריחו לעבר חברון, ואילו חטיבת השריון 40 הצטוותה לנוע מגשר דאמיה לעבר יריחו לתפוס את מקומה של חטיבה 60. את מקומה של חטיבה 40 הייתה אמורה לתפוס החטיבה הממוכנת 8 העיראקית.
בשעה 13:30 נעה חטיבה 40 לאורך הגדה המזרחית של הירדן, והתפרסה בין כראמה ליריחו, לקראת תנועה לעבר מעלה אדומים. במהלך תנועתה הותקפה החטיבה על ידי מטוסי חיל האוויר, ואחד מאנשיה נהרג.
בשעות הערב תפס הפיקוד הירדני את משמעותה של הפריצה הישראלית בצפון השומרון, והורה מיד לחטיבה 40 לנוע לאזור ג'נין, ולחטיבה 60 לחזור לכיוון ציר יריחו - ירושלים.
עקב בעיות תקשורת, קיבלה חטיבה 40 את ההוראה לנוע לכיוון ג'נין רק בשעה 20:30.
בשעה 21:30 החלה החטיבה לנוע מאזור יריחו צפונה, דרך גשר דאמיה לכיוון שכם. תנועת החטיבה נמשכה כל הלילה. בהגיע החטיבה לצומת טלוזה מצפון לשכם, התפצלה לשני כוחות, שלמעשה נשארו נפרדים במהלך כל הלחימה:
ב-6 ביוני בבוקר, לאחר מסע רצוף בן 17 שעות לאורך כ-120 ק"מ, הגיעו כוחות חטיבה 40 ליעדיהם והתמקמו בצמתים. במשך המסע לא איבדה החטיבה אף טנק ולא היו לה הרוגים נוספים, אולם העיכוב הניכר בהגעתה לגזרה גרם לכך שכוחות צה"ל הקדימו ויצרו לעצמם יתרון בשטח: חטיבה 45 כבר מוטטה את מערכי חטיבה 25 הירדנית, הגיעה לעמק דותן, והייתה על סף כיבוש ג'נין. חטיבה 37 הספיקה להגיע מהצפון והחלה לחדור לגזרה, ובכך היוותה איום על אגפה של חטיבה 40. נוסף על כך, המסע הארוך יצר בעיות לוגיסטיות קשות עבור חטיבה 40.
במקביל, אירעה ביום זה תקיפה בודדה של מטוס טופולב של חיל האוויר העיראקאי על נתניה ועל שדה רמת דוד. המטוס שנפגע מירי נ"מ ומטיל שפריר התרסק על מחנה עמוס ופגע בחיילים רבים שהיו במחנה.
הקרב בעמק דותן.
הכוח הראשון של חטיבה 40 שהגיע לעמק דותן היה צג"ם 4, הכוח הגיע בשעה 04:50 לאזור הכפר קבטיה, בדיוק בשעה שבצומת מצפון לכפר הושמדו 3 הטנקים האחרונים של גדוד 12. צוות הקרב המשיך עד לצומת, ובשעה 05:45 יצא להתקפה חזיתית נגד הכוח הישראלי הקטן. במהלך קרב בן שעה בו נפגעו 4 טנקים, השתלט הכוח הירדני על הצומת תוך שהוא הודף את הכוח הישראלי שנסוג מפניו ומתקדם צפון-מזרחה לעבר בורקין, אולם לאחר מכן נבלמה התקפת הגדוד עקב פגיעות מטנקים וארטילריה ישראלים, ועקב הצורך לתדלק ולהצטייד מחדש לאחר המסע הארוך שעברו, ומשום כך לא התקדם הגדוד מעבר לצומת.
בין השעות 07:45 ל-09:00 הצליח גדוד 4 לפגוע קשות בפלוגת טנקים מחטיבה 45, אך מיד לאחר מכן נפגע הכוח הירדני על ידי פלוגת טנקים אחרת, ואיבד 10 טנקים נוספים.
כמו כן חיל האוויר החל לתקוף את גדוד 4, ומספר נפגעיו הלך וגדל, וכן גבר המחסור בדלק ובתחמושת.
במהלך הבוקר כבשה חטיבה 37 את מוצב דיר אבו דעיף ולאחר מכן את מוצב ג'לקמוס, ובסביבות השעה 10:15 הגיעה פלוגת הסיור החטיבתית ואחריה שאר כוחות החטיבה, לרכס תלפית מעל בקעת זבאבדה. כשהגיעו כוחות חטיבה 37 למבואות זבאבדה, הם הבחינו בפלוגת הטנקים הירדנית מצג"ם 1 שהיה ערוך בין המחנה הצבאי על ידי זבאבדה לבין כופיר. בחילופי האש שהתנהלו עד הערב, נפגעו 7 טנקים ירדנים. גדוד 1 הירדני הצליח לעכב את חטיבה 37 עד הערב, משום שהיא נמנעה לחצות את עמק זבאבדה עם כוח קטן, והעדיפה לרכז כוחות נוספים. אולם אבדות הכוח הירדני התרבו, וציר טובאס - זבאבדה - קבטיה נחסם באש על ידי חטיבה 37.
בתוך כך, צג"ם 2 שנע במהלך ליל ה-6 ביוני בציר שכם - דיר שרף, לכיוון צומת עראבה, והגיע לצומת בין השעה 06:00 לשעה 07:00. הכוח תפס עמדות הגנה סביב הצומת: פלוגת טנקים אחת בצומת עראבה, פלוגת טנקים שנייה בתל דותן, פלוגת טנקים שלישית בעתודה בצומת צאנור, ופלוגת החרמ"ש פוזרה בין פלוגות הטנקים.
בשעה 07:00 תקף גדוד 2 את הבסיס המוצק של חטיבה 45 ממערב לבורקין, הכוח הירדני פגע בכמה משאיות וגרם לכוח הישראלי לסגת לאחור כמה מאות מטרים, אך נסוג בעצמו תחת אש מטנקים ישראלים. הכוח הירדני נשאר בעמדותיו עד הצהריים, תוך שהוא מנהל חילופי אש עם הכוח הישראלי, שבהם איבד 4 טנקים.
בשעה 13:30 גילה מ"פ הטנקים הירדנית ששהתה בתל דותן כוח ישראלי שנע מצפון לעברו. הכוח היה כוח הנדסה שנע לעבר צומת קבטיה על מנת לחלץ את כוח החסימה שנותר מול צומת קבטיה במהלך הלילה. הטנקים הירדנים נצרו את אישם עד להתקרבות הכוח הישראלי, ואז פתחו באש וגרמו לכוח הישראלי אבדות. בשעה 15:35 הצטרפו לקרב החילוץ 5 טנקים ו-5 זחל"מים מפלוגת הסיור החטיבתית, ומנגד הצטרפו כמה טנקים מהפלוגה הירדנית ששהתה בצומת עראבה. הקרב נמשך עד שהכוח הישראלי חולץ בשעה 17:00, בסיוע 3 גדודי ארטילריה, ובמהלכו נהרג מפקד הסיירת רס"ן .