בשל החשש מהפסקת אש הוחלט על התקדמות מהירה של הכוחות אל עבר קו מסעדה-קוניטרה-בוטמיה. בבוקר יום שבת, 10 ביוני, פרצו כוחות השריון והחי"ר שכבר היו על הרמה מזרחה במהירות תחת סיוע אווירי. בשלב זה כבר נטש הצבא הסורי את עמדותיו והיה בנסיגה. במקביל התקדמה אוגדה 36 בדרום הרמה. כוחות מחטיבה 80 הונחתו על ידי מסוקים באזור צומת בוטמיה ותפסו אותה תוך התנגדות מעטה. עד שעות הערב הצליחו כוחות צה"ל להיערך על קו מסעדה-קוניטרה-בוטמיה. ב-12 ביוני, יומיים לאחר סיום הקרבות, הונחת כוח מחטיבה 1 על ידי מסוקים באחת מפסגות החרמון וכבש אותה ללא קרב.
לצה"ל היו 141 הרוגים ו-436 פצועים בחזית זו. ההערכות הן כי לסורים היו כ-450 הרוגים ו-2,000 עד 2,500 פצועים.
מעורבותן של מדינות ערביות נוספות.
יחידות צבא עיראקיות השתתפו בלחימה בכל החזיתות - המצרית, הירדנית והסורית.
לבנון הצטרפה באופן רשמי למלחמה ב-8 ביוני, אך לא הוציאה לפועל פעולות מלחמתיות, פרט לגיחה של מטוס האנטר שהתקרב לגבול הישראלי והופל על ידי מטוס מיראז' ישראלי.
ערב הסעודית העבירה, במהלך המלחמה, לתחומי ירדן, חיל משלוח בן 3,000 חיילים. חיילים אלה, שהגיעו לדרום ירדן, הוצבו באזור רבת עמון ולא הספיקו לקחת חלק במלחמה עם ישראל. במהלך המלחמה כבשה ישראל כמה איים סעודים, קטנים ולא מיושבים, בפתח מצרי טיראן. האיים הושבו לשליטה סעודית כעבור עשר שנים.
במרוקו המלך חסן השני, בשל האווירה הציבורית, החליט לשגר כוחות מצבא מרוקו לחזית המצרית. בצעד הפגנתי, כראש המטה הכללי של כוחות הצבא המלכותי, הוא ערך מסדר ראווה לרגל שיגור שלושה גדודים להצלת צבאו של נאצר בסיני. לדברי ההיסטוריון יגאל בן-נון שחקר את היחסים החשאיים בין ישראל למרוקו, המלך חסן השני שלח כוחות סיוע רק למראית עין. באופן פומבי התייצב המלך לצד נאצר ומדינות ערב, ומתחת לפני השטח היו לו יחסים חשאיים והערכה למדינת ישראל. כוח של כמה מאות חיילים יצא בדרך יבשתית והגיע ללוב. הם חנו במדבר הלובי עד סיום המלחמה ולא לקחו חלק בשום פעילות צבאית. כוח צבאי נוסף יצא ממרוקו ברכבת והגיע עד אלג'יריה, אבל שם התברר למפקדיו שהמלחמה נגמרה ושאין טעם להמשיך במסע, ולכן הם החליטו לשוב למרוקו.
המערכה הימית.
בפרוץ מלחמת ששת הימים חיל הים הישראלי היה בתקופת מעבר לקראת החלפת כלי שיט מיושנים בספינות טילים חדישות, שנבנו עבורו בצרפת (ספינות שרבורג). למרות נחיתות כמותית מול ציי מדינות ערב, שלחמו נגד ישראל, חיל הים הישראלי סיפק הגנה לחופי ישראל והצליח להרתיע את הציים הערבים מיציאה לים הפתוח וסיכון התעבורה הימית לישראל.
בליל היום הראשון למלחמה, בין 5 ל-6 ביוני, פשטו לוחמי קומנדו ימי, שהובאו בצוללת הישראלית אח"י תנין, על נמל אלכסנדריה בפעולת אלכסנדריה, אך לא גרמו לנזק. הלוחמים לא הצליחו לשוב לצוללת ונפלו בשבי. לוחמי קומנדו ימי נוספים פשטו על נמל פורט סעיד בפעולת פורט סעיד, אך לא מצאו בו ספינות, וניסיון לפשוט על הנמלים הסורים לא צלח.
חיל הים הישראלי היה גורם מרכזי בתפיסת שארם א-שייח', ללא התנגדות, ופתיחת מצרי טיראן לשייט ישראלי. החיל היה מעורב גם בתקרית ליברטי.
חסימת תעלת סואץ.
עם פרוץ המלחמה חסמו המצרים את פתחי תעלת סואץ על ידי הטבעת כלי שיט במבואות, ובכך חסמו אותה לשיט. בתוך התעלה נלכדו 14 ספינות שהיו במעבר. לאחר הגעת חיילי צה"ל לחופי תעלת סואץ והפיכתה לגבול בין הטריטוריות שבידי ישראל ובין מצרים, החליטה מצרים לא לחדש את התנועה בתעלה.
תקרית ליברטי.
ב-8 ביוני 1967, ביומה הרביעי של מלחמת ששת הימים, תקף צה"ל את ספינת הביון USS Liberty של צי ארצות הברית. בהתקפה נהרגו 34 מלחים אמריקאים ו-171 נפצעו.
מדינת ישראל טוענת כי מקורה של התקרית בשגגה. לדברי ישראל, ארצות הברית הבהירה לה שלא היו ספינות אמריקאיות באזור. כתוצאה מסדרת התפוצצויות באזור אל עריש העריכו בצה"ל שמשחתת מצרית מפגיזה את החוף והורו לחיל הים לטפל בה. הנתונים הראשונים איששו את הזיהוי כמשחתת. מאוחר יותר במהלך התקרית נחשבה "ליברטי" לספינת ביון מצרית שהעבירה מידע לערבים או לספינה המצרית אל-קסר (ספינה שגודלה רבע מ"ליברטי"). לאחר חקירות שניהלו ישראל והאמריקאים, פיצתה ישראל את ארצות הברית בסכום של כ-13 מיליון דולרים.
נשיא ארצות הברית לינדון ג'ונסון קיבל את טענת ישראל, וזו הייתה עמדתה הרשמית של ממשלת ארצות הברית. עם זאת, ניירות פנימיים שנחשפו בבית הלבן מראים שרבים מיועציו ושריו של ג'ונסון, בהם ראש ה-CIA, ריצ'רד הלמס, ומזכיר המדינה, דין ראסק, האמינו ש"ליברטי" הותקפה בזדון. גם חלק מהניצולים טענו כי ההתקפה הייתה מכוונת וכי ישראל ידעה שמדובר בספינה אמריקאית.
סיום המלחמה וסיכומה.
ישראל: ישראל כבשה מידי סוריה את רמת הגולן וחלק מרכס החרמון, כבשה מידי ירדן את שטחי יהודה ושומרון, כולל מזרח ירושלים והעיר העתיקה וכבשה מידי מצרים את חצי האי סיני, מצרי טיראן ורצועת עזה.
סוריה: בתום המלחמה כבש צה"ל מידי הסורים את מרבית רמת הגולן וברכס החרמון השתלט על שטחים עד רום של 2,200 מטר מעל פני הים.
מצרים: מידי המצרים נכבשו רצועת עזה וחצי האי סיני בשנית על ידי ישראל לאחר שהושבו במלואם.
ערב הסעודית: ישראל כבשה את האיים טיראן וסנפיר מידי הסעודים בעת שהם החכירו את האיים למצרים.
ירדן: מידי ממלכת ירדן נכבשו יהודה ושומרון כולל מזרח ירושלים (ובתוכו העיר העתיקה).
לבנון
חילופי השבויים.
במהלך המלחמה נפלו בשבי מדינות ערב 15 מחיילי צה"ל: 11 במצרים, 1 בסוריה, 2 בעיראק ו-1 בלבנון. בנוסף להם, ישראל תבעה וקיבלה, במסגרת הדיונים לחילופי שבויים, גם את שחרורם של חייל וקצין מהקומנדו הימי שנלכדו בחודש יולי 1967 וחברי רשת העסק הביש שהיו כלואים במצרים. לידי ישראל הועברו גם גופותיהם של ישראלים שהיו בידי ארצות ערב, אך לא גופתו של אלי כהן, שהסורים סירבו לוותר עליה. במסגרת חילופי השבויים שחררה ישראל 4,338 אנשי צבא מצרים ו-899 אזרחים מצרים, 533 אנשי צבא ירדנים ו-366 אזרחים ירדנים, 367 אנשי צבא סורים ו-205 אזרחים סורים.
חילופי השבויים התחילו מיד עם סיום המלחמה והסתיימו ב-23 בינואר 1968.
שם המלחמה, אותות וציונים לשבח.
בישיבה של ממשלת ישראל, שנערכה ב-26 באוגוסט 1967, נקבע ששם המלחמה יהיה מלחמת ששת הימים והמשתתפים במלחמה, מהצד הישראלי, יקבלו את אות מלחמת ששת הימים של צה"ל.
במדינות ערב שם המלחמה נקבע למלחמת יוני, על מנת לא להזכיר את עוצמת התבוסה (בשישה ימים בלבד). בין מתנגדי ישראל יש גם הקוראים למלחמה בשמות מלחמת המזרח התיכון או מלחמת 1967, מאותן סיבות.
ב-30 באוקטובר 1967 פרסם המטכ"ל הישראלי שמותיהם של אנשי הצבא שצוינו לשבח על פעולות גבורה יוצאות דופן במהלך מלחמת ששת הימים. פורסמו 51 שמות, 21 מתוכם צוינו לשבח לאחר מותם.
השפעות המלחמה ותוצאותיה על ישראל ועל שכנותיה.
ב-19 ביוני 1967, תשעה ימים לאחר סיום המלחמה, החליטה ממשלת ישראל על נכונותה להחזיר את רוב השטח שנכבש ממצרים וסוריה תמורת הסכם שלום. הצעה זו הועברה לאמריקאים אך כעבור כמה ימים התקבלה התשובה כי סוריה ומצרים דוחות את ההצעה.
ב-1 ביולי, כשלושה שבועות מסיום המלחמה, הפרה מצרים את הפסקת האש בירי לעבר כוחות ישראלים ובצליחת התעלה על ידי כוח מצרי קטן. בכך החלה באופן לא רשמי "המלחמה שאחרי המלחמה", אשר לימים נודעה בשם "מלחמת ההתשה". ההפרה הראשונה של הפסקת האש בחזית הסורית התרחשה ביוזמה סורית כשלושה שבועות מאוחר יותר, ב-26 ביולי 1967. במהלך ספטמבר 1967 החל ניסיון להמריד את האוכלוסייה הפלסטינית שזה עתה נכבשה ביהודה ושומרון ובהמשך גם ברצועת עזה.
בסוף אוגוסט התכנסה בח'רטום ועידה של ארצות ערב ("ועידת חרטום") ובהחלטותיה, שפורסמו ב-1 בספטמבר 1967, נקבע שארצות ערב לא ינהלו משא ומתן עם ישראל, לא יכירו בה ולא יכרתו אתה שלום. בוועידה זו, שהוחרמה על ידי סוריה, התקבלה גם החלטה על פיה אפשר לנסות להשיג את השבת השטחים שנכבשו על ידי ישראל בדרכים מדיניות והיו ארצות בעולם שראו בכך התרככות בעמדה הערבית, פתח שדרכו, לאחר מלחמת יום הכיפורים, התחילו את המשא ומתן לשלום.
המלחמה שינתה את מעמדה הביטחוני של ישראל והוכיחה למדינות ערב את עוצמתו של צה"ל. ההנהגה המצרית הבינה שבעתיד הנראה לעין אין סיכוי להביס את ישראל ולבטל את קיומה במלחמה כוללת ותחת זאת יש לנקוט באסטרטגיה של התשה באמצעות לחימה מתמדת, שתלך ותגבר ככל שישוקם הצבא המצרי.
ברבות השנים, המלחמה שינתה את מצבה של ישראל במישור המדיני. בעקבות השליטה הצבאית באזורים בהם חיו ערבים, דמותה של ישראל בעיני חלק ממדינות העולם התהפכה, ממדינה קטנה הנאבקת על קיומה מול המדינות הסובבות אותה, שגדולות ממנה ועוינות אותה, לדמות מדינה השולטת בחיי התושבים שכבשה. עובדה זו הביאה להידרדרות במעמדה הבינלאומי של מדינת ישראל ותדמיתה בדעת הקהל העולמית.
המלחמה הביאה גם לשינויים אידאולוגיים בקרב מגזרים שונים בחברה הישראלית. בקרב רבים בציבור הדתי-לאומי התפתחה תפיסה לפיה ההישגים במלחמה הם פרי של תהליכים משיחיים וגברה התמיכה ברעיון "ארץ ישראל השלמה". המלחמה הביאה לתחילתו של ויכוח פוליטי מר בין השמאל והימין בנוגע לעתידם של השטחים המוחזקים: יהודה ושומרון, חבל עזה, רמת הגולן וסיני. הוויכוח בנוגע לשאלת "שטחים תמורת שלום" עומד במרכז הזירה הפוליטית במשך עשרות שנים.
בקרב ערביי ישראל התחזקה הזיקה לערביי השטחים, וכתוצאה מכך, התחזקה גם זהותם הפלסטינית של הערבים אזרחי ישראל.
מיד לאחר מלחמת ששת הימים, ב-14 ביוני, כתב נציב אונר"א, ד"ר לורנס מיצ'למור, למיכאל קומיי,