מאות אלפי ישראלים גויסו, אך הפקודה לצאת לקרב בוששה לבוא. "תקופת ההמתנה" הייתה תקופה מורטת עצבים, שבה חשו רבים כי אל מול האיום הקיומי, ואל מול יכולתו המוכחת של צה"ל להתמודד עמו, אין ראש הממשלה לוי אשכול נוקט במדיניות הנחושה. הרמטכ"ל, יצחק רבין, לא עמד במתח והתמוטט, אך לאחר מנוחה של יומיים חזר לתפקידו. אף שהאירוע נשמר בסוד, הוא הביא לתחושה כללית של אובדן דרך וחוסר נחישות. אלופי צה"ל הזהירו כי אם לא תמהר ישראל לתקוף, תותקף בעצמה, ותהיה בסיכון של אובדן כוחה האווירי. אשכול, מצידו, נמצא בלחץ בינלאומי כבד, שבו נמסר לו על ידי שגריר ברית המועצות כי אל לה לישראל לנקוט בפעולה יזומה. אשכול החליט לנאום לאומה, על מנת להרגיע את הרוחות.
בתקלה אומללה, הוחלף בהדפסה המשפט "כמו כן נקבעו קווי פעולה להזזת הכוחות", ל"כמו כן נקבעו קווי פעולה להסגת הכוחות", והוא לא הצליח להשלים את המשפט מבלי להסס ולגמגם. הציבור שהאזין מרותק לנאום במקלטי הרדיו נחרד. בישיבת הממשלה שנערכה לאחר מכן הופעל על אשכול לחץ כבד להורות על פתיחה במלחמה.
דיין צפה בדאגה במתרחש. כאיש אופוזיציה היה חסר כל השפעה על המאורעות. אך תנועה ציבורית רחבה קמה באופן ספונטני וקראה למינויו לשר הביטחון. תנועת נשים (שכונו על ידי התקשורת "נשות וינדזור העליזות") החלו מפגינות ברחובות למען מינויו. תחת לחץ האלופים, וביניהם גיסו עזר ויצמן, וכן יגאל ידין שאותו מינה כעוזר מיוחד, ואף מנחם בגין ממנו ביקש להצטרף לממשלתו, נאלץ אשכול להסכים למינוי. נטיית ליבו הייתה למנות את יגאל אלון לתפקיד, אך הלחץ הציבורי עשה את שלו, והמינוי נמסר לדיין, ב-1 ביוני 1967.
המינוי זכה להסכמה ציבורית רחבה. הציבור חש תחושת רווחה עצומה, ורבים התנהגו כמי שניצלו מסכנה גדולה. מיכאל בר-זוהר תיאר בספרו החודש הארוך ביותר את רוח התקופה:
במלחמת ששת הימים (1967).
בעיני הציבור, בשנים שאחרי המלחמה, נתפש מינויו של דיין ברגע האחרון ככזה שהציל את המצב והביא לניצחון. בפועל, המטכ"ל של מלחמת ששת הימים היה מאורגן וערוך למערכה כבר זמן רב. קצינים, ששימשו בתפקידי פיקוד זוטרים ובינוניים במלחמת העצמאות הגיעו לבשלות ולעצמאות מחשבתית, שאפשרו תכנון וביצוע של מערכה מוצלחת. דיין, שמזה כעשור היה מחוץ למערכת הביטחון, נסך בציבור ובלוחמים רוח של החלטה ונחישות, ואף סימן במידה רבה את מטרותיה המדיניות והטריטוריאליות של המלחמה; אך הראה שהוא לא היה הגורם המרכזי שהביא לניצחון.
בימים שלפני המלחמה פיזר דיין ערפל קרב, ורמז כי אינו צופה מלחמה בקרוב. במסיבת עיתונאים שערך ב-3 ביוני אמר בין היתר:
דיין שחרר כמה אלפי חיילי מילואים, ושלח רבים אחרים לחופשה קצרה, כל זאת במטרה להגביר את אלמנט ההפתעה, ולהוריד את ציפיית מדינות ערב למתקפה ישראלית.
אך ההחלטה על מינויו של דיין הייתה שקולה להכרעה לצאת למלחמה, ובבוקרו של ה-5 ביוני 1967 נתן דיין את ההוראה שחיילי צה"ל המתינו לה מזה כשלושה שבועות - מטוסי חיל האוויר הישראלי פתחו במתקפה, במטרה להשמיד מטוסי האויב על הקרקע.
תרומתו של דיין להכרעות שהתקבלו במערכה הייתה בעיקר בקביעת היעדים, ובניסיונות לרסן את "הסוסים הדוהרים". בחזית הדרום הורה דיין ב-7 ביוני על הגעה לקו תעלת סואץ, וזאת לאחר שבתחילה ביקש להימנע מכך. כן הורה ב-6 ביוני על כיבוש העיר העתיקה, החלטה בעלת משמעות מדינית מכרעת. בתחילה חשש דיין כי מלחמה כנגד סוריה תסבך את ישראל בעימות עם ברית המועצות, אך לאחר שיקול דעת נוסף, והתייעצות עם אנשי יישובי אצבע הגליל אשר סבלו מהפגזות סוריות, ולאור החשש כי החלטת מועצת הביטחון על הפסקת אש תמנע מצה"ל הישגים אף בחזית הסורית שינה את דעתו. ב-9 ביוני הורה לדוד אלעזר, אלוף פיקוד הצפון, תוך שהוא עוקף את ראש הממשלה לוי אשכול ואת הרמטכ"ל יצחק רבין, לכבוש את רמת הגולן. צה"ל כבש את הרמה תוך פחות משתי יממות.
הצלחתה של המלחמה הייתה מלאה. בסיומה החזיק צה"ל בחצי האי סיני ועמד על גדות תעלת סואץ, ברצועת עזה, ביהודה ושומרון, במזרח ירושלים, וברמת הגולן. הפופולריות האישית של דיין, כמו גם השפעתו הפוליטית, הגיעו לשיא.
בין המלחמות - דיין בשיא כוחו (1967–1970).
הגשרים הפתוחים.
לאחר המלחמה היה דיין לשליטה בפועל של מדינת ישראל. מעמדו של לוי אשכול נחלש מאוד, לאחר מה שנחשב בציבור כהדחתו ערב המלחמה, וגם בריאותו הייתה רופפת וימיו היו ספורים. בממשלת ישראל עמד דיין אל מול יגאל אלון ששימש כמתחרהו העיקרי על ההנהגה. קולו של דוד בן-גוריון אשר סבר, כבשנת 1956, כי יש להחזיר את השטחים שנכבשו תמורת הסכמי שלום (חוץ מירושלים ומרמת הגולן), היה בשלב זה בלתי רלוונטי מבחינה פוליטית.
החלטה ראשונית וחשובה שהחליט דיין הייתה להשאיר את השליטה בהר הבית בידי הוואקף המוסלמי. דגל ישראל הוסר מן ההר. החלטה זו הראתה כי מחשבתו של דיין נתונה ליום שלאחר הקרבות, ולקיום בצוותא של היהודים עם הערבים בשטחים הנתונים למרות מדינת ישראל. החלטה נוספת רבת חשיבות לעתיד הייתה להרוס, מיד לאחר כניסת צה"ל לעיר העתיקה, בטרם תהיה התערבות בינלאומית, את שכונת המוגרבים ולהכשיר את הרחבה שלפני הכותל המערבי כמקום תפילה ליהודים.
דיין סבר כי יקשה על ישראל להגיע לשלום קבע עם הערבים, ובינו ובין עצמו אף תהה אם הדבר אכן רצוי. ידועה אמרתו . עוד בעצם ימי המלחמה הכריז דיין כי , אך בימים שלאחר המלחמה ענה לשאלות עיתונאים בדבר הצעד הבא שיש בדעת ישראל לנקוט כי הוא .
כשר הביטחון היה דיין לשליט המוחלט בשטחים שעברו לשליטת ישראל, ולקובע המדיניות הבלעדי בהם. דיין חשב שהמשך ההחזקה של ישראל ביהודה ושומרון וכן ברצועת עזה הוא מחויב המציאות לשנים רבות. הוא האמין כי שליטה מסוג זה לא תיתכן מבלי שתתאפשר לתושבי השטחים רמת חיים טובה, אשר תמנע מהומות ודרישות לעצמאות. אמנם כלפי גילויי טרור ואלימות, שהחלו בשטחים אלו בסמוך לאחר סיום המלחמה, נהג דיין ביד קשה, אך מדיניותו כלפי תושבי השטחים הייתה ליברלית. הוא ביקש למנוע בכל מחיר חיכוך עם האוכלוסייה. מדיניות "הגשרים הפתוחים" שיזם אפשרה תנועת אנשים וסחורות אל שטחי יהודה ושומרון ומהם. הדבר מנע את ניתוק תושבי השטחים ממשפחותיהם, ואפשר רמת חיים העולה על זו שהייתה בטרם החלה ישראל להחזיק בשטחים. כן הורשו תושבי מדינות ערב לבקר בשטחים, ותושבי השטחים הורשו לעבוד בישראל. המשק הישראלי החל להיות משולב במשק של השטחים, והחלה להיווצר תלות כלכלית הדדית לקראת שילוב של שתי הכלכלות. שילוב זה העלה את רמת החיים בשטחים, שיפר את שירותי הרפואה, והפחית את האבטלה.
בחייהם הפנימיים של תושבי השטחים השתדל דיין שלא להתערב. הוא לא החליף את ראשי הערים, והותיר את בעלי התפקידים בממשל הירדני על כנם, ואף הותיר את מערכת הלימודים בבתי הספר כפי שהייתה (פרט לספרי לימוד שכללו הסתה כנגד ישראל). הוא ניהל סדרת מגעים ושיחות עם אישים ונכבדים בשטחים.
מדיניות זו, שבה נקטה ישראל כמעט ללא שינוי במשך עשרים השנים שלאחר מכן, היה בה כדי ליצור רגיעה. על אף מעשי טרור שלא חדלו (ברובם על ידי פלסטינים שמחוץ לשטחים), ועל אף שרצונם המוצהר של תושבי השטחים היה תמיד בייסודה של מדינה פלסטינית, החזיקה הרגיעה היחסית מעמד עד שנת 1987 עת פרצה האינתיפאדה הראשונה.
במלחמת ההתשה (1967–1970).
הניצחון בחזית המצרית לא הביא לרגיעה בחזית זו. המצרים לא קיבלו בשתיקה את אובדן סיני ואת הנוכחות הישראלית בתעלת סואץ. כבר ב-1 ביולי 1967, שלושה שבועות בלבד לאחר סיום מלחמת ששת הימים, החלה לחימה שכללה הפעלת כוחות קומנדו מצרים אשר חצו את התעלה, וכן ארטילריה. התגובה הישראלית הייתה קשה - הפגזתן של ערי התעלה, אשר גרמה לעזיבתם של מאות אלפים שהפכו לפליטים. טיבוע המשחתת אילת ליד פורט סעיד ב־21 באוקטובר, הביא את התגובה הישראלית לשיא, כאשר הופגזו והוחרבו בתי זיקוק ליד העיר סואץ. אירועים אלו החלו את ההתבצרות הישראלית ליד התעלה אשר כונתה קו בר-לב.
במרץ 1969 החלה מלחמת ההתשה. המצרים החלו בסדרת הפגזות ארטילריות של מוצבי התעלה, שלחו יחידות קומנדו, וניסו לגרום למספר גדול של אבדות בקרב חיילי צה"ל. במהלך המגננה המשיך צה"ל להתבצר במוצבי התעלה, וקו בר-לב הפך לעובדה. פעולות נועזות כגון הפשיטה על האי גרין ב-20 ביולי 1969, או הפשיטה על האי שדואן בינואר 1970, וכן הפצצות העומק במסגרת מבצעי פריחה על מטרות אסטרטגיות במצרים, לא היו יכולים להסתיר את העובדה שמחשבתו ההתקפית של צה"ל לא הייתה יכולה לבוא לידי ביטוי במלחמה זו, וכי צה"ל מתגונן ומתבצר, בניגוד לתורת הלחימה הבסיסית הצה"לית, שאותה הקנה דיין. הלחימה בתעלה נמשכה עד אוגוסט 1970.
בימי מלחמת ההתשה נשא משה דיין נאום ידוע בבית הספר לפיקוד ולמטה, שכותרתו . דיין ציטט את קטע הפסוק האמור, כשהמסר היה הצורך בנחישות במאבק: "עלינו להכין עצמנו נפשית ופיזית לתהליך ממושך של מאבק, יותר מאשר לקביעת לוח זמנים של מנוחה ונחלה". מחד היה בנאום זה כדי לעודד ולחשל את רוח העם אך מאידך בוטא בו חוסר אמונתו של דיין בסיכויי השלום. בנאום נוסף שנשא, נאום "שני הדגלים" אמר דיין כי אין אפשרות להניף בה בעת שני דגלים, דגל הביטחון ודגל הצדק החברתי. גם בנאום זה בוטאה השקפתו הפסימית לגבי סיכויי השלום.
פעולות הטרור והתגובה להן (1970–1973).