במהלך מבצע שלום הגליל נטלו חיילי החטיבה חלק מרכזי בלחימה, (כולל כיבוש מבצר ה"בופור"), וכן באחזקת המוצבים ברצועת הביטחון לאחר סיומה.
בשבועות הראשונים של המלחמה השתתפה חטיבת גולני בשלושה קרבות קשים: הראשון במחנה הפליטים עין אל-חילווה, השני בכפר סיל שהשקיף על העיר ביירות ליד שדה התעופה כאשר כל כניסתו של צה"ל לביירות הייתה תלויה בכיבושו. השלישי היה חילוץ יחידת המילואים 669 שנלכדה במנצוריה:
במלחמה השתתפה הפלנ"ט בכיבוש כפר סיל, בסיוע כוחות שריון. במהלך שהות צה"ל ברצועת הביטחון איישו הלוחמים עמדות של טילי עורב במוצבים השונים, או שיצאו למארבים רגליים כשהם נושאים את מערכת הטיל על גבם. פלוגת החה"ן פוצלה לשניים: כוח מ"פ החה"ן יחד עם חיילי גדוד 51 וחלק מלוחמי הסיירת חצו את נהר הליטני והשתתפו בכיבוש מבצר הבופור ויעדי מחבלים השולטים בסביבתו, ולאחר מכן בכיבוש וטיהור א-נבטיה. הכוח השני של היחידה נע לכיוון א-נבטיה, וביצע חסימות על צירי הבריחה האפשריים של המחבלים מכיוון מערב וצפון.
המערכה ברצועת הביטחון.
במחצית השנייה של שנות השמונים, תחת פיקודם של ולאחריו ארז גרשטיין, ביצעה סיירת גולני סדרה ארוכה של פעולות יזומות רבות בגזרת לבנון והגיעה להישגים מבצעיים רבים.
בשנת 1994 נחטף חייל הפלנ"ט נחשון וקסמן על ידי מחבלי חמאס ונהרג מאוחר יותר בקרב החילוץ הכושל.
אסון השרפה בוואדי סלוקי - ב-26 באוגוסט 1997, כוח מגדוד 13 יצא לפעילות מבצעית בנחל סלוקי שבגזרה המזרחית של רצועת הביטחון בדרום לבנון. הלוחמים נתקלו בחוליית מחבלים, אשר את חלקם הצליחו להרוג, אך שרפה שפרצה בשדה הקוצים בו היו גבתה את חייהם של חמישה לוחמים. שישה לוחמים נוספים ובהם מפקד הכוח נפצעו.
האינתיפאדה השנייה.
במהלך המלחמה בטרור הפלסטיני מספטמבר 2000 הובילה החטיבה קו התקפי וכבשה את מחנות הפליטים ג'נין, טולכרם והמוקטעה של ערפאת. חטיבת גולני הייתה החטיבה הדומיננטית ביותר במבצע חומת מגן ולמעשה כבשה את רמאללה, שכם והשתתפה בקרבות בג'נין. בנוסף פעלה החטיבה בצפון רצועת עזה וציר פילדלפי. במשך כל השנים פעילים חיילי החטיבה בגבול הצפון.
בשנת 2004 נחנך סמוך לרגבים בסיס האימונים החדש של החטיבה (בא"ח גולני) להכשרת טירונים, אימון בסיסי ואימון מתקדם. הבסיס בתכנונו של האדריכל שמואל שילה היווה פריצת דרך בתכנון בסיסי צה"ל, דבר שלווה בשיפור תנאי החיילים והאימונים.
בשנים 2004 ו-2005 פעלה החטיבה גם ברצועת עזה, בין היתר במבצעים "קשת בענן" לאחר אסון הנגמ"שים וכן מבצע ימי תשובה בתגובה לירי הקאסמים על שדרות, ובמבצע גשמי קיץ לאחר חטיפתו של גלעד שליט.
בקיץ 2005 במהלך תוכנית ההתנתקות לא השתתפה החטיבה באופן פעיל בפינוי, כיוון שהצבא חשש מסרבנות בקרב חיילי החטיבה. לכן, הופקדה החטיבה על מעגל הפינוי הרביעי, שאמור להגן על הכוחות המפנים מפני אש פלסטינית. למרות זאת ואף על פי ששיעור המפקדים והחיילים הדתיים בחטיבה גבוה יחסית, השתתפו מפקדי החטיבה בביצוע תוכנית ההתנתקות שבו קציני צה"ל נדברו עם מתיישבי גוש קטיף לפני הפינוי.
מלחמת לבנון השנייה.
במלחמת לבנון השנייה ב-2006 השתתפו מספר גדודים בלחימה והחטיבה איבדה למעלה מעשרה מלוחמיה. אחד הקרבות הקשים בלחימה היה בבינת ג'בייל כאשר בשבוע השלישי למלחמה גדוד 51 חדר לעיירה ונתקל בשתי חוליות מחבלים שארבו לו. בקרב זה אבדו שמונה לוחמים מהגדוד ועשרים ושבעה נפצעו.
ב-23 ביולי נכנסו כוחות החטיבה לעיירה בינת ג'בייל במבצע שנודע מאוחר יותר כקורי פלדה 2. במהלך הלחימה היו לוחמי הגדס"ר מעורבים בשני אירועים בולטים: כוח גדול מהפלנ"ט נפגע מירי דו צדדי כששהה בבית בעיירה במהלכו ניהלו קרב חילוץ קשה, והשתתפות בקרב של גדוד 51 בעיירה על ידי לוחמי הפלס"ר והפלחה"ן. לאחר מכן ניהלה היחידה קרבות בכל ימי המלחמה, תחת פיקוד מח"ט גולני.
ב-4 באוגוסט לפנות בוקר, פשט כוח מגדוד 13 של חטיבת גולני על הכפר מרכבה, בעקבות מודיעין שהגיע על בית המכיל אמצעי לחימה. הכפר, שנמצא במרחק שניים וחצי קילומטרים מהגבול, שימש משך כל הלחימה בלבנון כמרחב שיגור רקטות לעבר ישראל. הכוח ניהל קרב יריות באחד הבתים, שבו נהרג חייל אחד. בהמשך התפתח קרב בין כוחות צה"ל למחבלים, שהפעילו מטענים רבים. במהלכו נהרגו בנוסף רופא מילואים וסמל ראשון. חיילי הכוח חילצו את הנפגעים וחיסלו את המחבלים.
הלחימה ברצועת עזה.
במהלך מבצע עופרת יצוקה החטיבה השתתפה במבצע הקרקעי ברצועת עזה. ב-5 בינואר 2009 פעל גדוד גדעון של חטיבת גולני באזור 'ח'ראת תופאח' שבצפון רצועת עזה. במהלך הפעילות, נורה פגז בשוגג מטנק צה"ל אשר היה בפעילות מבצעית באזור, ופגע במבנה בו שהו לוחמים מהגדוד. מפגז זה נפגעו חיילים רבים ומפקדים, בהם מפקד החטיבה ומפקד הגדוד, ונהרגו שלושה חיילים. לרב-סרן ד"ר אלכסנדר קטייב הוענק ציון לשבח מטעם מפקד פיקוד הדרום, יואב גלנט, על תפקודו באירוע.
במהלך מבצע צוק איתן גדודי החטיבה השתתפו בפעילות הקרקעית ברצועת עזה ובפאתי העיר עזה, בשכונת שג'אעיה. ב-20 ביולי 2014 נהרגו 13 מחיילי חטיבת גולני, בהיתקלויות עם מחבלי החמאס. מפקד החטיבה, רסאן עליאן, נפצע בקרב זה אולם לאחר אשפוז של כיומיים חזר לשטח הלחימה ברצועת עזה.
במהלך מבצע שומר החומות פעלה החטיבה במסגרת צק״ח גדעון והגנה על יישובי עוטף עזה ובנוסף לקחה חלק בפעילות התקפית משולבת ביחד עם חיל האוויר וכוחות שריון בתקיפת המטרו של החמאס
זליגת מלחמת האזרחים בסוריה לישראל.
ב-27 בנובמבר 2016 הותקף כוח של גדס"ר גולני שהיה במארב ברמת הגולן על ידי חוליה של צבא ח'אלד בן אל-וליד. הכוח השיב אש והרג 4 מחבלים, כלי טיס של חיל האוויר הישראלי שבא לסייע הרג 4 מחבלים נוספים. כמה שעות לאחר הקרב הפציץ חיל האוויר הישראלי מוצב של הארגון ששימש כבסיס למחבלים והשמיד אותו.
הלחימה ביו"ש ב-2022.
בין חודש מרץ ועד חודש יולי 2022 פעלה במסגרת מבצע שובר גלים סיירת גולני בגזרת מנשה, במהלך הפעילות פגעה הסיירת בעשרות מחבלים חמושים בשורה של היתקלויות בגזרה וביצעה כ-250 פעילויות התקפיות והחרימה כ-25 כלי נשק וכ-15 מטעני חבלה.
מבנה חטיבת גולני.
לחטיבת גולני שישה גדודים מבצעיים: גדוד 12, גדוד 13, גדוד 51, סיירת גולני, (לשעבר הגדס"ר), גדוד הנדסה אלון (מאוגוסט 2020), וגדוד יחס"מ דרור (מ-2018). כמו כן, קיים גדוד בא"ח גולני.
יחידת אגוז, השייכת כיום לחטיבת הקומנדו, הייתה חלק מהחטיבה מהקמתה בשנת 1995 ועד לדצמבר 2015. גדוד 334 שימש גדוד הסיוע הארטילרי של החטיבה בין השנים 1948–1970. גדוד 103 בעמק הירדן במהלך מלחמת העצמאות. גדוד נ"ט 417 שימש גדוד סיוע נ"ט של החטיבה בין השנים 1949 עד 1960.
גדוד 12 (ברק).
גדוד 12, המכונה גם גדוד ברק, נקרא על שם השופט ברק בן אבינעם שהכריע את סיסרא בעמק הקישון. מספרו של הגדוד משקף שהוא הגדוד השני בחטיבה מספר 1. הגדוד הוקם ב-22 בפברואר 1948. המוטו של הגדוד הוא "ברוק ברק ותפיצם שלח חציך ותהמם". סמל הגדוד עץ החטיבה ועליו חרב וברק. הגדוד השתתף בכל מלחמות ישראל. במלחמת העצמאות לוחמי הגדוד השתלטו על עמק הירדן, סג'רה ומורדות הר התבור. הגדוד השתתף במבצע כחול וחום.
בגדוד ישנן חמש פלוגות:
גדוד 13 (גדעון).
גדוד 13 - גדוד גדעון, נקרא על שמו של השופט גדעון בן יואש, מכיוון שבראשיתו, תפס הגדוד את גזרת עמק יזרעאל שהייתה נחלתו של גדעון. מספרו משקף שהוא הגדוד השלישי בחטיבה 1. על פי המקרא גדעון חילק את לוחמיו לשלוש קבוצות ונתן לכל איש כד ובתוכו לפיד בוער ושופר, ומכאן סמל הגדוד: עץ החטיבה עליו חרב, כד ושופר. המוטו של הגדוד הוא "חרב לה' ולגדעון".
בגדוד ישנן 5 פלוגות:
גדוד 51 (הבוקעים הראשון).
גדוד 51, המכונה גם גדוד הבוקעים הראשון, נקרא לזכר העובדה שהיה הגדוד הראשון שהבקיע את הדרך לנגב שהיה נצור בעת מלחמת העצמאות (מבצע יואב). הגדוד היה במקור הגדוד הראשון בחטיבת גבעתי 5, וביצע את מעברו לגולני בספטמבר 1956, מספר שבועות לפני מבצע קדש. סמל הגדוד מורכב מעץ החטיבה שבמרכזו חרב פיפיות, המסמלת את רוח הלחימה של הגדוד.
בגדוד ישנן שש פלוגות:
הגדוד השתתף באופן פעיל בכל מערכות ישראל. במלחמת העצמאות הגדוד לחם במסגרת חטיבת גבעתי, במהלך המלחמה השתתף במבצע בן נון ב', בקרבות בלימה נגד הצבא המצרי, במבצע יואב, ובמבצעים נוספים. השתתף בקרב תל עזזיאת במלחמת ששת הימים, בכיבוש החרמון, במלחמת יום הכיפורים, בשני אירועים בגזרה המזרחית בדרום לבנון בחודש אוקטובר 1995 שבהם איבדה הפלוגה המסייעת של הגדוד תוך שלושה ימים תשעה מחייליה, בהם מפקד הפלוגה וסגנו, ובאחד הקרבות הקשים שהתרחשו במלחמת לבנון השנייה, קרב בינת ג'בייל, שבו איבד הגדוד שמונה מלוחמיו, כולל הסמג"ד, רועי קליין, ומאוחר יותר גם עוטר בשישה עשר צל"שים פרטניים שונים ובנוסף צל"ש גדודי.
גדס"ר גולני.
גדוד הסיור (631) של חטיבת גולני (כונה גם גדס"ר גולני), הורכב מארבע פלוגות ייעודיות, והתקיים במתכונת זו עד שנת 2018, אז שונה שמו לסיירת גולני. פלוגות הגדוד היו:
הקמת הגדוד במתכונת זו נעשתה, בדומה לשאר גדס"רי החי"ר, בשנת 2001. בראשית התגלה חוסר אחידות בהסתגלות הפלוגות העצמאיות לשעבר למבנה החדש. בעוד פלוגות הנ"ט והחה"ן קיצרו את מסלולי ההכשרה מ-20 חודשים לשנה, ופעלו תחת מפקדה משותפת אחת, המשיכה פלוגת הסיור להחזיק מפקדה השייכת לה בלבד, ומסלול ההכשרה שלה התפרש על 20 חודשים. בוגרי הגדוד במילואים מאיישים את פלוגות הסיור של חטיבות החי"ר במילואים.