במהלך קרב ההשתלטות על החלק המזרחי של העיר נתקלה החטיבה בעשרות מטענים שהונחו על הצירים, בתוך משאיות תופת ובמעבירי מים שעל הכביש. את המטענים נטרלו כוחות של חיל ההנדסה הקרבית. עשרות חמושים ירו על הכוחות הפורצים, אולם לא הצליחו לעצור את התקדמות הכוחות וגם לא הצליחו לגרום לנפגעים בקרב הכוחות. חמושים רבים נהרגו ונפצעו ותוך מספר שעות הצליחה החטיבה לכבוש את מזרח העיר שכם. לאחר מכן לכדה החטיבה מבוקשים ואמצעי לחימה והשמידה מעבדות נפץ וטרור. בהשתלטות וכיבוש העיר השתתפו חטיבות החי"ר גולני, צנחנים ויפתח ולצידם כוחות שריון וכוחות הנדסה קרבית בסיוע הלחימה בשטח הבנוי שבעיר.
לאחר ההשתלטות המהירה על העיר, הוחל בסריקה שיטתית של הקסבה לאיתור מחבלים, מעבדות נפץ ואמצעי לחימה.
ג'נין.
הקרב בג'נין.
הקרב הקשה ביותר במבצע ניטש במחנה הפליטים ג'נין. ארגוני הטרור, בראשות מחמוד טואלבה, מלכדו את המחנה במטעני חבלה רבים והכינו מארבים בסמטאות הצרות של ג'נין. כוחות צה"ל נכנסו לג'נין ב־2 באפריל ולחמו מבית לבית, תוך סיוע לא סדיר של מסוקי קרב, טנקים ודחפורי D9 משוריינים שניקו מטענים ופתחו דלתות ממולכדות. ההתקדמות הייתה אטית ולוותה במספר אבדות לא מבוטל. בעקבות הקושי הראשוני שהתגלה בכיבוש העיר הועבר גדוד 51 של חטיבת גולני משכם לג'נין.
ביום השביעי של הפעולה, ב־9 באפריל, נתקלה קבוצת לוחמי מילואים מגדוד נחשון של צה"ל במארב, שבו נהרגו 13 מאנשיה. המאמץ לחלץ לוחמים אלה ולאחר מכן להכריע את המחבלים שהתרכזו במרכז מחנה הפליטים הביא לנפגעים רבים בקרב חיילי צה"ל. חלקם קיבלו צל"שים על גבורתם. אחרי המארב הקטלני הוחלט להרוס כל בית שבו יש חשש להסתתרות מחבלים באמצעות דחפורי D9 משוריינים, שהיו ממוגנים היטב מפני ירי ומטעני חבלה. נוהל הריסת הבית, שפותח על ידי סא"ל אופק בוכריס, כלל כריזת אזהרה לפינוי הבניין ומתן הזדמנות למבוקשים להסגיר את עצמם לפני שהדחפור החל לטלטל את הבית עם כף ה"סכין" שלו. טקטיקה זו גרמה לעשרות מחבלים (כולל בכירים) להסגיר את עצמם לכוחות צה"ל. במהלך הפעולה נהרג בכיר הג'יהאד האיסלאמי ומפקד המחבלים במחנה מחמוד טואלבה, אחרי שדחפור D9 משוריין מוטט עליו את אחד מקירות המבנה בו הטמין מארב לכוחות צה"ל.
שיא ההרס נגרם בשכונת חאוואשין, שנהרסה ונפגעה קשות על ידי הדחפורים המשוריינים, בעקבות הערכות ששם מצויים רוב המחבלים ורוב מלכודות הנפץ שהכינו המחבלים. הקרב בג'נין הסתיים אחרי שמרבית המחבלים נכנעו בעקבות חוסר יכולתם לפגוע בדחפורי ה־D9 המשוריינים של צה"ל ולעוצרם.
בישראל נמתחה ביקורת חריפה על ההתנהלות שהובילה למספר קרבנות רב בקרב לוחמי צה"ל (23 הרוגים ו־75 פצועים).
הטענות על טבח בג'נין.
סגירתו המוחלטת של המחנה בפני התקשורת במהלך המבצע ואחריו גרמו להפצת שמועות שקריות על טבח בתושבי מחנה הפליטים. הפלסטינים אף נקבו במספרים של כ־500 עד 3,000 הרוגים. שר ההסברה הפלסטיני, יאסר עבד רבו אף האשים שישראל חופרת קברי אחים ל־900 פלסטינים שרצחה בג'נין. בהתחלה, התקשורת העולמית דיווחה על הטבח בג'נין ללא פקפוק בהאשמות הפלסטינים, דבר שגרם לעלייה חדה בהתקפות האנטישמיות כנגד יהודים באירופה - בייחוד בצרפת, אנגליה ובלגיה. ישראל טענה שלא היה טבח והאשימה את הפלסטינים ב"עלילת דם" שנועדה להסית כנגד ישראל.
כתבת תחקיר שפרסם השבועון "טיים" הפריכה את ההאשמה הפלסטינית על טבח. ועדת חקירה של האו"ם שהגיעה במיוחד קבעה שלא היה טבח ושמספר ההרוגים עומד על 56. ועדות חקירה של ארגוני זכויות אדם כגון אמנסטי ו־Human Rights Watch קבעו אף הן שלא היה כל טבח בג'נין והורידו את מספר ההרוגים ל־56, מתוכם 27 חמושים. צה"ל דיווח שמצא רק 46 גופות, מתוכן 5 היו ממולכדות. לטענת צה"ל - הרוב המוחלט של ההרוגים היו חמושים. על אף שארגוני זכויות האדם ניקו את ישראל מאשמת הטבח, הם מתחו ביקורת קשה על שימוש מופרז ולא מידתי בכוח, בייחוד על ההפעלה הנרחבת של הדחפורים והריסת כל שכונת חאוואשין. בנוסף, טענו כי הופרו זכויות אדם באורח יסודי, נמנע סיוע רפואי מנפגעי המחנה, בוצעו מעצרים המוניים, ונהרס רכוש אזרחי רב. בצה"ל השיבו שהם עשו מעל ומעבר כדי לא לפגוע באזרחים, כולל הימנעות מהפצצה אווירית, ושההרס הרב שגרמו הדחפורים היה הכרחי. כמו כן, טענו בצה"ל שחלק מההרס נגרם בגלל המטענים וחומרי הנפץ שהניחו המחבלים הפלסטינים ברחבי המחנה. טענה זו זכתה לחיזוק מחמוש פלסטיני שהתראיין למגזין "טיים".
למעלה מעשרה מחיילי צה"ל, בסדיר ובמילואים, נהרגו בפריצה לאזור הממולכד. אף שצה"ל ידע על המלכוד ועל כך שיש חמושים בבתים בעלי יכולת ירי מעמדות עדיפות על החיילים, כוחות נכנסו רגלית במטרה שלא לפגוע באזרחים. רק לאחר הקרב הקשה ב־9 באפריל ומותם של שלושה עשר לוחמי מילואים בו, הוחלט על שינוי טקטיקה ומעבר לשימוש בדחפורים.
בית לחם.
העיר בית לחם נכבשה על ידי חטיבה 310, חטיבת חי"ר מילואים בפיקוד אל"ם רמי חכם, בסיוע גדוד שריון במילואים 445 בפיקודו של חיים בר סלע מחטיבת יפתח, שהתפרס בחלק הצפוני והמערבי של העיר וגדוד 195 של חטיבה 500 נכנס מדרום. העיר טוהרה על ידי חטיבה 310 וגדוד 21 של חטיבת עציון. במקביל נכבשה העיירה הסמוכה אל-עובידייה על ידי חטיבת הנגב של פיקוד הדרום. לאחר כניסת צה"ל לעיר ומעצר של עשרות מבוקשים, התבצרה ב־2 באפריל 2002 קבוצה של 39 מבוקשים חמושים ברובי סער ובמטעני חבלה בכנסיית המולד. הקבוצה, שבראשה עמד הקולונל עבדאללה דאוד, ראש המודיעין הפלסטיני בבית לחם, לקחה כבני ערובה את 46 הנזירים ששהו בכנסייה ובנוסף כמאתיים אזרחים בהם נערים וילדים. המשא ומתן איתם עורר הד רחב ועניין רב ברחבי העולם, ואף גינויים לישראל. הוותיקן הזהיר את ישראל שלא לפגוע בכנסייה בה נולד ישו. ב־2 במאי התפרצו למתחם כעשרה פעילי שמאל רדיקלי שאינם תושבי ישראל שהביאו לנצורים אוכל ותמיכה מורלית.
לאחר שבועות ארוכים ומורטי עצבים, שבהם ניסה צה"ל להתיש את המתבצרים באמצעים שונים כמו הרעבה ויצירת רעשים, ולאחר שנכשל ניסיון חילוץ של הימ"מ, הושג ב־9 במאי הסכם על ידי צוות משא ומתן בכיר, והחל פינוי מדורג של אזרחים והגליית 26 מבוקשים מדרג הביניים לעזה. פרשת ההתבצרות הסתיימה ב־23 במאי 2002, לאחר שישראל הסכימה להגליית 13 המבוקשים הבכירים לחו"ל, לאחר שנוצרה נכונות בינלאומית לקלוט אותם בשש מדינות האיחוד האירופי הקתוליות ברובן: איטליה, יוון, אירלנד, בלגיה, פורטוגל וספרד. בשל הרגישות הבינלאומית הגבוהה, כוחות צה"ל נכנסו למקום כדי לפרוק את מטעני החבלה שמלכדו את המקום רק לאחר שהקליטו את ראשי הכנסייה מבקשים מהם לעשות כן. במהלך ההתבצרות נהרגו לפחות שישה פלסטינים, חמושים, מבוקשים, ואנשי הרשות.
מסמכי שלל שנתפסו במהלך המבצע, חשפו כי בשנים שקדמו להתבצרות סבלו תושבי בית לחם, בעיקר תושביה הנוצרים, מהתנכלויות של כנופיות של מיליציות חמושות, שבתוכן בולטים אנשי הפת"ח על זרועותיו וכינוייו השונים ("תנזים-פת"ח", "גדודי חללי אל אקצה").
חברון.
צה"ל פסח במבצע חומת מגן על העיר חברון וסביבתה, פעילי החמאס (בראשות עבדאללה קוואסמה) והגא"פ (בראשות מוחמד סידר) המשיכו לפעול בה ולשלח ממנה מתאבדים. במאי 2003 פתחו צה"ל והשב"כ במבצע נגד פעילי הטרור בעיר, מה שהביא לפגיעה קשה בתשתיות הטרור בחברון וסביבתה. במהלך החודשים אוגוסט וספטמבר 2003 התגברו המאמצים עקב קריסת הפסקת האש, ופעילות צה"ל, הימ"מ והשב"כ באזור הוביל לחיסול הנהגת החמאס בעיר ולמעצר מחבלים רבים, ביניהם פעילי טרור בכירים.
טולכרם.
כוח מחטיבת צנחנים במילואים 55 בסיוע כוח שריון כבש את העיר בהתקפה מהירה, כוחות המחבלים שהתבצרו בעיר הוכו בהלם ומרביתם נטמעו באוכלוסייה המקומית תוך הפקרת נשקם. בניין המשטרה הבריטי ששימש כמרכז לכוחות המחבלים נהרס עד היסוד בהתקפת מטוסי חיל האוויר הישראלי, ולמעשה ההגנה על העיר התמוטטה עם תחילת הפעולה. בקרב נהרגו 9 מחבלים. בהמשך כבשו הכוחות גם את הכפרים הסמוכים וטיהרו את מחנות הפליטים תוך מעצר מאות מבוקשים. לאחר המבצע נעצרה בכפר הסמוך לטול כרם המחבלת המתאבדת הראשונה שאפה שנלכדה בבית הוריה בערב טרם יציאה לפיגוע. כוח מהחטיבה המשיך וכבש בקלות רבה את קבטיה, שנחשבה טרם המבצע למעוז בלתי חדיר. לכוחות צה"ל לא היו אבדות בנפש בכל מהלך המבצע בקרבות אלו. על החטיבה פיקד אל"ם יוסי בכר.
קלקיליה.
עיר נוספת שבה פעלו כוחות צה"ל הייתה העיר קלקיליה, בה פעלו כוחות חי"ר, שריון והנדסה בליווי כוחות נוספים. כניסת הכוחות בוצעה בלילה שבין ה־31 במרץ ל־1 באפריל. הכוחות שהו בעיר עד ה־9 באפריל. רוב המבוקשים שהתגוררו בקלקיליה עזבו את העיר טרם כניסת הכוחות, ובעיר התנהלה לחימה מועטת. במהלך המבצע ביצעו הכוחות סריקות מבית לבית ועצרו מספר מבוקשים.
חטיבת ביסלמח כבשה את קלקיליה
יריחו.
גדודי חטיבת הבקעה במילואים נערכו לכיבוש יריחו, אולם מאמצי תיווך של אנשי עסקים פלסטינים הוביל לכניעת העיר ללא קרב. במהלך המבצע לוחמי המילואים של החטיבה סיעו בכתרים על שכם וג׳נין.
לחצים מדיניים.