בעקבות ההצלחה היחסית של פעולות החישוף, והשמירה ההדוקה סביב ההתנחלויות, החליטו ארגוני הטרור לעקוף את מערכי ההגנה באמצעות ירי בנשק תלול מסלול. ב־30 בינואר נורו לראשונה פצצות מרגמה לעבר נצרים ואילו הירי הראשון לכיוון שדרות בוצע ב־16 באפריל. בתגובה נכנס צה"ל לראשונה לעיירה בית חאנון אך נאלץ לסגת עקב לחץ בינלאומי.
הפלסטינים הפעילו מטעני גחון כבדים שהשמידו 4 טנקים על צוותיהם, וביצעו שורה של פיגועי ירי ומטענים אל עבר ציר כיסופים המחבר את גוש קטיף עם יישובי עוטף עזה. בד בבד, גבר הירי של נשק תלול מסלול - בעיקר רקטות קסאם ופצצות מרגמה על ההתנחלויות ברצועת עזה והיישובים הסמוכים לה. החל מ-14 בספטמבר 2001 בוצעו התקפות על מעבר ארז שהתחזקו ככל שחלף הזמן, ושהגיעו לשיאן בשנים 2003–2004 בהן בוצעו עשרות התקפות על המעבר ואזור התעשייה המשותף, שגרמו לנפגעים רבים וכתוצאה מכך לסגירת רוב המפעלים הישראליים באזור ואובדן פרנסה לאלפי פלסטינים.
אחד ממוקדי העימות ברצועת עזה היה ציר פילדלפי: רצועה צרה שקיבלה ישראל בהסכמי אוסלו על מנת למנוע הברחות נשק לתוך הרצועה. הפלסטינים, שניסו נואשות להשיג תחמושת ונשק כבד יותר, החלו לחפור מנהרות לעבר העיר רפיח המצרית ולהיעזר בשירותי המקומיים המצריים על מנת להבריח כמויות אדירות של נשק לרצועה. בתגובה על גילוי מנהרות ההברחה החלה ישראל להגביר נוכחות על הציר: חיל ההנדסה ופיקוד הדרום הקימו את פלוגת צמ"ה עזה ("אבירי הפלדה") וצוות מיוחד שהוקדש ללחימה במנהרות ההברחה, וכוחות צה"ל ביצעו פעולות חישוף על מנת לגלות מטעני צד וגחון ופתחים של מנהרות הברחה. כדי לסכל את פעילות צה"ל ירו המחבלים עשרות רקטות נ"ט אל עבר כוחות צה"ל שנעו בציר. בתגובה לירי הכבד, ביצע צה"ל פעולות חישוף גדולות ממדים ובהם הרסו דחפורים משוריינים מאות בתים שנשקו לגבול וצפו על מוצבי צה"ל. במקביל, החל חיל ההנדסה בבניית מערכת ביצורים לחיילי ששמרו בציר שכללה קיר שיגומים מברזל ומוצבים משודרגים. ההריסות ההמוניות ברפיח זכו לביקורת בינלאומית רבה, ומספר תקריות - כגון מותה בתאונה של פעילת השמאל האמריקנית, רייצ'ל קורי, ואסון הנגמ"שים - הביאו את הציר לתשומת לב הציבור הישראלי והקהילה הבינלאומית.
בספטמבר 2003 במבצע קטיף כלניות הוחמצה הזדמנות לחסל את צמרת החמאס אך לראשונה מנהיג החמאס אחמד יאסין היה יעד לחיסול למרות היותו "מנהיג פוליטי".
שנת 2004 : המבצעים הגדולים.
מאבקה של ישראל בטרור הפלסטיני הסלים בחודש מרץ 2004, עם חיסולו של אחמד יאסין, מנהיג החמאס. בחיסולו הראתה ישראל, שגם "מנהיגים פוליטיים" בכירים, המעודדים טרור, אינם חסינים מפגיעה. חודש לאחר מכן, חוסל יורשו של יאסין, עבד אל-עזיז רנטיסי. אחרי צמד החיסולים, ישראל זכתה לארבעת החודשים השקטים ביותר מאז פרוץ המאורעות האלימים. בתקופה זו לא הצליחו ארגוני הטרור לבצע פיגועי התאבדות בתוך ערי ישראל, ונרצחו 25 ישראלים (מהם 13 חיילים). בחודש מאי 2004 חלה הסלמה בטרור ברצועה, כאשר מחבלים מוועדות ההתנגדות העממית רצחו את טלי חטואל וארבע בנותיה בציר כיסופים ושבועיים אחר כך פוצצו שני נגמ"שים של צה"ל (ראו: אסון הנגמ"שים).
מיד אחרי סיום פעולות החיפוש אחרי שרידי הגופות, פתח צה"ל במבצע קשת בענן כדי להרוס את תשתית הטרור ברפיח. במבצע נהרגו 40 מחבלים ו־12 אזרחים פלסטינים ונהרסו 56 מבנים. בפעולה לא נפגע אף חייל ישראלי.
ב־30 בספטמבר 2004, בעקבות התקפת רקטות קסאם שהרגה ילד ופעוטה בשדרות, פתח צה"ל במבצע ימי תשובה בצפון רצועת עזה במטרה למנוע שיגור רקטות ופגיעה במחבלים. במהלך המבצע פעל צה"ל בעיירות בית חאנון ובית לאהיא, אך בייחוד במחנה הפליטים ג'באליה. במסגרת הפעולה נהרגו כ־130 פלסטינים (בישראל טוענים שרובם היו מחבלים, לפי עיתון "הארץ" כ־87 היו חמושים/מחבלים וכ־42 היו אזרחים), וחוסלו 10 חוליות קאסם. כ־70 מבנים נהרסו ושטחים חושפו בצפון-מזרח ג'באליה. במהלך המבצע הועלו האשמות כנגד אונר"א, סוכנות הסיוע של האו"ם לפליטים הפלסטינים, שמתקניה, רכביה ועובדיה מסייעים לפעילות טרור, כאשר דובר צה"ל שלח לרשתות טלוויזיה זרות קלטת של אמבולנס שלתוכו הוכנסו טילי קסאם. הסרט בסופו של דבר לא הציג ראיות חד משמעיות ופגע באמינות דובר צה"ל, אך פליטת פה של פטר הנסן, הנציב הכללי של אונר"א, הביאה בסופו של דבר להדחתו. המבצע הסתיים ב־15 באוקטובר.
בחודש דצמבר 2004 - הופגזו יישובי גוש קטיף באופן מסיבי בפצצות מרגמה ורקטות קסאם. ב־12 בדצמבר מחבלי החמאס פוצצו את מוצב JVT באמצעות מנהרת תופת, וגרמו למותם של 5 חיילים מגדוד הסיור הבדואי. לקראת סוף החודש החלו להמחבלים לירות טילי קאסם גם על שדרות. צה"ל ביצע מספר פעולות נקודתיות בח'אן יונס וצפון הרצועה.
תהדיאה (הרגיעה).
בפברואר 2005 נערכה פסגת שארם א-שייח' בין אריאל שרון למחמוד עבאס בה ישראל הסכימה להקפיא את מדיניות החיסולים והריסת הבתים וזאת בתמורה להפסקת פעולות הטרור על ידי הפלסטינים. זה יחד עם התקדמות יישומה של תוכנית ההתנתקות הביאו את הרשות הפלסטינית וארגוני הטרור להגיע להסכם פנימי ביניהן על הפסקת אש ושינויים פנימיים ברשות הפלסטינית. על אף שבדיונים המוקדמים דובר על חזרה ל"הודנה", הוחלט בסוף על הכרזת "הרגעה" (בערבית: تهدئة; תהדיאה). אף שבפועל החלה הרגיעה עם התדרדרות מצבו של ערפאת בנובמבר 2004 הרי שרשמית היא החלה רק לאחר חתימת הסכם קהיר ב־17 במרץ 2005 (תקציר מופיע כנספח באתר ממר"י שבו מופיעה התחייבות ל"הרגעה" עד סוף 2005. ה"הרגעה" לא הביאה להפסקה מוחלטת של פעולות הטרור, אולם מספרן ירד באופן חד (בייחוד מספרם של פיגועי-ההתאבדות) ועודד דיבורים על סיום האינתיפאדה.
התחדשות בהפגזות על שדרות ויישובי גוש קטיף חלה בחודשים מאי ויוני 2005. רוב הפרשנים טענו שירי חמאס נגד ישראל נועד דווקא כדי לאותת לאבו מאזן מי בעל הבית ברצועת עזה, ושהחמאס לא יסבול את דחיית הבחירות. שיא הירי התרחש ב־7 ביוני ובו נורו יותר מ־9 רקטות קסאם, 5 פצצות מרגמה ו־5 טילי נ"ט. מהירי נהרגו בגני טל פועל זר, ושני עובדים פלסטינים. הירי הכבד התחדש שוב ב־14 ביולי וגרם להרוגה ישראלית ביישוב נתיב העשרה מצפון לרצועה. אחרי תגובה ממוקדת של ישראל וביקור באזור של קונדוליזה רייס נמנעה תגובה צבאית ישראלית מסיבית. במקביל להורדת האש הישראלית, החלו עימותים פנימיים בין הרשות הפלסטינית לחמאס אשר גרמו ל-2 הרוגים ולעשרות פצועים, ותנועת החמאס החליטה, בהדרגה, להפסיק את ההפגזה. במשך חודש יולי (ובעיקר בין ה-16 וה-21 לחודש) הירי חדל סופית, בעקבות הקרבה לתוכנית ההתנתקות ורקטת קסאם שהחטיאה את מטרתה, הרגה פעוט פלסטיני בבית חאנון.
בעקבות הכרזתו של אריאל שרון על תוכנית ההתנתקות, החלו פגישות תיאום בין ישראל לפלסטינים על מנת להסדיר את היציאה בעזה כך שתעבור בשקט. רוב הפגישות התקיימו בין שאול מופז למוחמד דחלאן, שהתחייב לפרוס 7,500 שוטרים פלסטינים שימנעו אלימות בעת פינוי ההתנחלויות. במהלך פינוי היישובים, הפלסטינים שמרו על שקט כמעט מוחלט, וגורמים באמ"ן טענו כי הארגונים הפלסטינים אינם רוצים להצטייר בתור אלו שמחבלים בנסיגה. גם לאחר שני פיגועי טרור יהודיים, שאחד מהם נעשה בתושבי שפרעם ואחד מהם בשטח הרשות, נשמר האיפוק. לאחר השלמת פינוי גוש קטיף, הודיע אבו מאזן שהעם הפלסטיני עובר מ"הג'יהאד הקטן" - נגד ישראל - ל"ג'יהאד הגדול" - בניית מדינה פלסטינית משגשגת. רבים בישראל התייחסו להודעתו בחוסר רצינות אך בתקווה.
לאחר ביצוע ההתנתקות.
אחרי ביצוע תוכנית ההתנתקות גבר ירי רקטות הקסאם והגראד מרצועת עזה על ישראל ובפרט על יישובי עוטף עזה, כאשר חמאס משתלט על הרצועה והופך לשליטה בפועל, ואילו ישראל הגיבה בפעולות צבאיות שכללו סיכולים ממוקדים, תקיפות אוויריות ומספר מבצעים גדולים. אחרי ההתנתקות בנתה ישראל מערך ביצורים סביב הרצועה, המכונה ציר הוברס, על מנת למנוע התקפות טרור על יישוביה, בעיקר פיגועי חדירה ומיקוח. בתגובה לירי הרקטות וחטיפת גלעד שליט הכריזה ישראל על ממשלת חמאס ברצועה כ"יישות עוינת", סגרה ישראל את המעברים לרצועה והטילה עליה סגר (אך התירה מעבר סיוע הומניטרי לרצועה).
אירועים בולטים שהתרחשו מאז ההתנתקות באוגוסט-ספטמבר 2005 עד סוף אוגוסט 2014 כוללים את:
דעיכת האינתיפאדה ופיגועי טרור לאחריה.
בעקבות השתלטות חמאס על רצועת עזה, פירוק ממשלת חמאס בידי אבו מאזן והקמת ממשלת פת"ח ברשות סלאם פיאד, הפסיקו ישראל וארצות הברית את החרם על הרשות, ופעלו לחיזוק אבו מאזן מול חמאס. שיאו של תהליך זה היה בועידת אנאפוליס (27 עד 28 בנובמבר 2007) שמטרתה הייתה להתניע מחדש את התהליך המדיני והמשא ומתן על הסכם קבע. הוועידה הסתיימה בהצהרה משותפת של ישראל והפלסטינים על פתיחת משא ומתן בין הצדדים ב-12 בדצמבר. ישראל, במחווה לאבו מאזן, שחררה כ-800 אסירים פלסטינים, בשתי קבוצות, שהאחרונה ביניהן שוחררה ב-3 בדצמבר 2007 וכללה 429 אסירים. הרשות תגברה את מאמציה לתיאום ביטחוני עם ישראל ולמאבק בארגונים חמושים וארגוני טרור, אך נערכו גם ניסיונות לביצוע פיגועים: בפיגוע ירי שביצעו שוטרים פלסטינים נרצח מתנחל ישראלי, וב-28 בדצמבר 2007 התרחש הפיגוע בנחל תלם. ב-10 בינואר 2008 ביקר נשיא ארצות הברית ג'ורג' בוש בישראל וברשות הפלסטינית על מנת לקדם את התהליך המדיני.