הדרג הצבאי בישראל תבע יציאה מהירה למלחמה והדרג המדיני נקט בעמדה מתונה יותר. ב-2 ביוני התכנסה ועדת השרים המורחבת לענייני ביטחון לפגישה עם פורום המטכ"ל, ובהזדמנות זו באו לידי ביטוי העמדות השונות. ישיבה זו זכתה לכינוי "מרד הגנרלים", בשל הביקורת מהדרג הצבאי (בראשות האלופים אריק שרון ומתי פלד) על הממשלה והאשמתה בהססנות, עקב הימנעותה (באותו שלב) מיציאה למכה מקדימה. בסיום ההתכנסות דחה ראש הממשלה, לוי אשכול, את דרישת הרמטכ"ל, יצחק רבין, לכינוס מיידי של הממשלה וקבלת החלטה של יציאה למלחמה – אשכול הודיע שהממשלה תתכנס במועד הקבוע הרגיל, ביום ראשון, 4 ביוני.
ביום שישי בצהריים כינס ראש ממשלת ישראל, לוי אשכול, התייעצות שבה לקחו חלק שר הביטחון, משה דיין, שר החוץ, אבא אבן, יגאל אלון, מנכ"ל משרד ראש הממשלה, יעקב הרצוג והרמטכ"ל יצחק רבין. בהתייעצות תמכו אשכול, דיין, אלון ורבין ביציאה מיידית למלחמה ואבן, שנחשב למתון, לא התנגד לכך. הוחלט שבכל מקרה המתקפה לא תתחיל לפני 5 ביוני (הטעם לכך מובא בתת-פרק על "מבצע ההונאה" בחזית המצרית).
בימים שלפני המלחמה פיזר דיין ערפל קרב, ורמז כי אינו צופה מלחמה בקרוב. במסיבת עיתונאים שערך ב-3 ביוני אמר בין היתר: "מאוחר מכדי להגיב בשטח הצבאי על חסימת מצרי טיראן ומוקדם מכדי שנוכל להסיק מסקנות לגבי הדרך הדיפלומטית של טיפול בעניין זה".
צה"ל שחרר כמה אלפי חיילי מילואים, ושלח רבים אחרים לחופשה קצרה, כל זאת במטרה להגביר את אלמנט ההפתעה, ולהוריד את ציפיית מדינות ערב למתקפה ישראלית.
ב-4 ביוני התכנסה הממשלה לישיבתה הרגילה והחליטה: .
כל שרי הממשלה תמכו בהחלטה, חוץ משני שרי מפ"ם שנמנעו. למחרת פתח צה"ל במתקפה בחזית המצרית.
מהלך המלחמה.
המערכה האווירית.
השמדת חיל האוויר המצרי.
המלחמה נפתחה ביום ב´, 5 ביוני 1967, בשעה 7:45 בבוקר, במהלומה אווירית מקיפה. בשעות הראשונות של המלחמה תקפו כ-185 מטוסי חיל האוויר הישראלי, בפיקודו של מרדכי הוד, בסיסים צבאיים ושדות תעופה במצרים, ולאחר מכן בסוריה, בירדן ובעיראק, במבצע שנקרא "מבצע מוקד" (מערך מטוסי הקרב של חיל האוויר מנה כ-203 מטוסים, שישה מהם מקורקעים, ו-12 מטוסים בלבד נשארו בכוננות יירוט על הקרקע, להגנת שמי המדינה בשעת המבצע). תקיפות אלה היוו הפתעה ולמעשה הכריעו את המלחמה מראשיתה בהשמידם את עיקר חילות האוויר של צבאות ערב. חיל האוויר הישראלי הנחית מכה אווירית, בו זמנית, על 11 שדות תעופה מצריים מתוך 14, מאחר שהמתכננים קבעו שמספר מטוסי הקרב אינו מספיק כדי לשתק את שדות התעופה המצריים כולם במטס הראשון. הוחלט לתקוף בתחילה את 11 השדות בהם חנו מטוסי קרב ומפציצים שהיוו סיכון ישיר על העורף בישראל ועל כוחות צה"ל שעמדו להיכנס לחצי האי סיני. שדות התעופה הנותרים הותקפו במטס השני והאחרים הותקפו פעמים אחדות באותו יום. חיל האוויר המצרי שותק כמעט לגמרי למשך שארית המלחמה. הרמטכ"ל המצרי, מוחמד פאוזי, טען ב-1997, כי לנשיא עבד אל-נאצר הייתה התרעה מוקדמת על המתקפה האווירית הישראלית, אך שר ההגנה עאמר, שפיקד על הצבא, התעלם ממנה.
לאחר 2 גלי התקיפה הראשונים, בעקבות מתקפות של ירדן וסוריה על ישראל, הותקפו גם שדות התעופה שממזרח לישראל והונחתה מכה קשה לשדות התעופה של חיל האוויר הסורי וחיל האוויר הירדני. לאחר שנתקבלו ידיעות על כוונות של מפציצים עיראקיים לתקוף את ישראל הופצץ גם שדה התעופה העיראקי המערבי ביותר H3. בניגוד למתקפה היבשתית, שכוונה תחילה רק נגד החזית המצרית, ההתקפה האווירית כוונה להשגת עליונות אווירית על כל זירות הלחימה במשך כל ימי הלחימה. ביום הראשון של המלחמה השמיד חיל האוויר הישראלי 71 מטוסי קרב-הפצצה (69 מצריים ו-2 סוריים), 264 מטוסי קרב (185 מצריים, 50 סוריים, 20 ירדניים ו-9 עיראקיים) ועוד 39 מטוסי תובלה ומסוקים (32 מצריים ו-7 ירדניים).
185 המטוסים התוקפים במטס הראשון המריאו מבסיסי חיל האוויר בדממת אלחוט, אחד התנאים להשגת ההפתעה שתרמה להצלחת מבצע "מוקד", וטסו אל מטרותיהם בגובה נמוך ביותר, מתחת לגובה הגילוי של תחנות המכ"ם, לכן לא נתגלו למערך הבקרה המצרי. במטס הראשון יצאו כל מטוסי הקרב לתקיפת מסלולים ומטוסים בשדות התעופה במצרים. במטס הראשון הותקפו 11 שדות תעופה ערביים: אל עריש, אל-סיר, ביר גפגפה, ביר תמדה, כברית, פאיד, אבו סואר, אינשאס, קהיר-בינלאומי, קהיר-מערב ובני-סוויף וכך נטרלו על הקרקע מטוסים רבים ופגעו במסלולים, מהם היו יכולים להמריא מטוסים אחרים. חלק ממטוסי הקרב הישראלים, שיצאו למשימתם בגל הראשון, היו חמושים בפצצות פיצוח מסלולים – פצצות המצוידות במצנח קטן שנפתח כשהפצצה מוטלת, מאט את מהירותה, גורם לפצצה להפנות את מסלולה לכוון אנכי ואז ניצתת רקטה בזנב הפצצה, שמאיצה את מהירותה והופכת אותה למעשה לטיל הננעץ במסלול. הן נועדו להתמודד עם הידיעה שמערך המודיעין של חיל האוויר השיג, כי חלק ממסלולי המראה במצרים בנויים בטון. בניסויים מוקדמים שערך חיל האוויר נמצא כי הפצצות הרגילות שהיו עשויות מתכת ומלאות חומר נפץ, שהיו יעילות נגד מסלולי אספלט, לא גרמו נזק למשטחי בטון, או אף דילגו מן המשטח הקשה או התפרקו בזמן הפגיעה. הפצצות שפותחו בעקבות ממצאי מערך המודיעין, שכונו בעולם "הנשק הסודי של צה"ל", הוטלו מגובה נמוך ויצרו מכתשים במסלולי הבטון. באופן יוצא מן הכלל, חיל האוויר הישראלי לא פגע במסלולי שדה התעופה של אל עריש, כדי שניתן יהיה לנצל אותם, לאחר שכוחות הקרקע הישראליים יכבשו אותו. בדרכם חזרה מן התקיפה חזרו מטוסים ממטרות מרוחקות בטיסה בגובה רב, כדי לחסוך בדלק, כך תוכננו הנתיבים. חיסכון בדלק בטיסה בגובה רב היה תנאי לביצוע המשימה בטווחים רחוקים. בחיל האוויר הישראלי היו בטוחים שלאחר התקיפות לא יהיו מטוסי אויב באוויר ולא יסכנו את המטוסים השבים לבסיסיהם.
כחצי שעה לאחר יציאת הגל הראשון, יצאו חלק ממטוסי האימון הישראלים מסוג CM.170 פוגה מגיסטר שהוכשרו לשאת פצצות ומקלעים, כדי לתקוף את תחנות המכ"ם וסוללות תותחים באזור קדמת סיני ולאפשר בכך את שובם הביתה של מטוסי ההפצצה, בלא להתגלות על ידי תחנות המכ"ם. מטוסי הפוגה המשיכו ותקפו סוללות תותחים וריכוזי צבא מצרי בקדמת סיני, עם כניסתם של כוחות הקרקע של צה"ל לסיני לקראת 08:00 בבוקר.
חלק מהמטוסים המצריים שלא נפגעו בתקיפת בסיסיהם במטס הראשון הצליחו להמריא ולהימלט לשדות תעופה אחרים, לכן, הגל השני של מטוסי הפצצה ישראלים יצא לתקוף מטרות שלא נחרבו לגמרי, עוד שישה שדות תעופה: מנצורה, בילביס, חילוואן, מינייה, ע'רדקה ולוקסור. המטוסים התוקפים טסו הפעם בגובה רב, ללא חשש התגלות, לאחר שמערכת הבקרה המצרית שותקה. במהלך ההפצצות התנהלו קרבות אוויר עם מטוסים מצרים שהצליחו להמריא לפני שנפגעו שדות התעופה. במרבית המקרים הופלו המטוסים המצרים. במהלך המטס הראשון נפגעו מטוסים ישראלים. באחד המקרים, טייס המיראז' נפגע בקרב עם מיג 21 וצנח באזור הדלתה של הנילוס, שם רצחו אותו כפריים.
חלק משדות התעופה המצריים הופצצו פעם נוספת וחלק מהפצצות צוידו במרעומי השהיה, כדי שיתפוצצו בשעות הלילה וימנעו שימוש במסלולים בשעות החושך.
מעורבות סוריה וירדן במערכה האווירית.
החל מהשעה 11:40, ביום הראשון של מלחמת ששת הימים, החל הצבא הירדני להפגיז את שדות התעופה הישראלים שהיו בטווח תותחיו. תחילה הופגז שדה התעופה רמת דוד ובהמשך הופגזו גם שדה התעופה במחנה סירקין, נמל התעופה הבינלאומי בלוד ושדה התעופה עקרון. בשדה התעופה של עקרון נפגע מההפגזה זנבו של מטוס תובלה מסוג DC-3 דקוטה.
במקביל להתפשטות ההפגזות גם המטוסים הירדניים יצאו להתקפה. שני מטוסי הנטר תקפו את נתניה ומטוסי הנטר אחרים תקפו את שדה התעופה סירקין, העלו באש מטוס תובלה מסוג נורד וכמה חיילים נפגעו. ההנטרים שתקפו בסירקין נפגשו בדרכם חזרה במיראז'ים שהפילו אותם.
בשעה 11:50 יצאו 12 מטוסי מיג סוריים לתקיפת מטרות בישראל. ניסיון לפגוע במפקדה צבאית הסתיים בפגיעה בכפר החורש הסמוך. המטוסים הסורים ניסו לפגוע גם במנחת מגידו, באשד-כינרות, בדגניה א' ובסכר על הירדן, אולם בקרבות אוויר ובאש נ"מ הופלו חלק מהם וההתקפה נהדפה.
פחות ממחצית השעה אחרי התקיפות הסוריות והירדניות יצאו מטוסי חיל האוויר הישראלי להפצצת שדות התעופה מהם יצאו ההתקפות. במהלך 288 גיחות ישראליות הופצצו שדות התעופה של סוריה, ירדן וגם שדה התעופה H-3 שבעיראק. בתקיפות אלה לא היה למטוסי חיל האוויר הישראלי את יתרון ההפתעה, לכן נערכו קרבות אוויר והופעלה נגדם אש נ"מ כבדה. מספר מטוסים ישראלים נפגעו בקרבות אוויר ועל ידי אש מהקרקע וחלק מהטייסים נטשו את מטוסיהם. אחד הטייסים נרצח על ידי המון סורי ואחרים נלקחו בשבי. מטוס אוראגן ישראלי, שמערכת הקשר שלו נפגעה במפגש עם חוטי חשמל שנכרכו סביב גוף המטוס, נפגע בדרכו חזרה, לאחר שסטה מנתיבו, על ידי טיל קרקע-אוויר ישראלי מסוג הוק, שהוצב בהגנה על הקריה למחקר גרעיני - נגב בדימונה וטייסו יורם הרפז נהרג.
הפעילות המלחמתית של חיל האוויר העיראקי.
חיל האוויר העיראקי הקצה למשימת המלחמה בישראל, במסגרת חיל המשלוח העיראקי, טייסת של מטוסי הוקר הנטר, טייסת של מטוסי מיג 21 ומטוסי הפצצה מסוג טופולב 16. מטוסי הקרב העיראקיים פעלו משדה התעופה H-3, הקרוב לגבול הירדני, והמפציצים פעלו מתוך עומק הטריטוריה העיראקית.