את 19 ימי הלחימה נהוג לחלק לשלושה שלבים: שלב הבלימה של ההתקפה הערבית (6 עד 10 באוקטובר), בשלב השני (11 - 14 באוקטובר) הצליח צה"ל לפרוץ את קווי הסורים תוך כדי גיבוש כוחותיו בחצי האי סיני, והשלב השלישי (15 - 24 באוקטובר) שבו הובקעה החזית המצרית וכותרה הארמייה השלישית המצרית.
חזית הדרום.
בחזית הדרום התייצבו מול תעלת סואץ שתי ארמיות שכללו כ-1,700 טנקים וכ-2,000 קני ארטילריה. בצליחת התעלה השתתפו חמש דיוויזיות חי"ר מצריות, שהתבססו לאורך גדתה המזרחית, ברצועה שרוחבה בין 3 ל-4 ק"מ. בעזרת תותחי מים מוססו הפורצים מקטעים בסוללת העפר שבגדה הישראלית של התעלה. ההתקפה בוצעה תחת מעטה ההפתעה ולכן לא נתקלו הכוחות התוקפים בהתנגדות ממשית מצד צה"ל.
מול הכוחות המצריים עמדה אוגדת סיני עם 7 סוללות ארטילריה, כאשר רק חטיבת טנקים אחת (חטיבה 14) שחנתה בקו התעוזים ו-457 לוחמים ב-20 מעוזים נמצאים בחזית. 200 טנקים נוספים של אוגדה 252 היו בסיני, אך הם היו רחוקים מכדי מתן מענה מהיר. תוכנית ההגנה שובך יונים שהייתה אמורה להזניק את חטיבת השריון להגנת המעוזים שונתה על פי הוראת אלוף הפיקוד ולא הופעלה בזמן כדי למנוע הסלמה, ובפועל רק טנק אחד הצליח להגיע למעוז (מעוז בודפשט) תוך כדי הצליחה ולהגן עליו.
מערכת אור יקרות שהייתה אמורה להבעיר בנזין בתעלה התגלתה כבלתי פעילה. המצרים גם ניידו במסוקים ובסירות מספר גדודי קומנדו לעומק סיני כדי לשבש את התגבורות, אך פעולת הקומנדו המוסקת המצרית נחלה כישלון חרוץ.
ב-7 באוקטובר כיממה לאחר תחילת המלחמה, החלו להגיע כוחות המילואים והוטלו למערכה בשלוש אוגדות ישראליות: אוגדתו של אברהם אדן הוצבה בגזרה הצפונית, אוגדתו של אריאל שרון במרכז ואוגדת סיני הסדירה של אברהם מנדלר בגזרה הדרומית. שלוש האוגדות הצליחו לייצב קו בלימה לאורך ציר החת"ם כ-10 ק"מ מזרחית לתעלה. ב-8 באוקטובר החלה מתקפת נגד מדורגת של שתי האוגדות, תחילה בצפון ולאחר מכן במרכז. מתקפה זו נכשלה, ואוגדה 162 ספגה אבדות כבדות.
ראש הממשלה, גולדה מאיר, מנעה ממשה דיין לשאת דברים לאומה ולהציג את המצב לאשורו. עד 9 באוקטובר התמוטט קו בר-לב למעט מעוז בודפשט (שנשאר בידי ישראל עד סוף המלחמה) ומוצב המזח (אנשי מוצב המזח נכנעו ב-13 באוקטובר 1973). ב-10 באוקטובר קיבל הרמטכ"ל לשעבר, חיים בר-לב, את הפיקוד על החזית, בשל כישלונותיו של אלוף פיקוד דרום שמואל גונן (במקור גורודיש), שהפך לסגנו.
כוחות שריון משתי דיוויזיות מצריות צלחו את התעלה. ב-14 באוקטובר, בניגוד לדעתו של הרמטכ"ל המצרי ובשל לחץ מצד סוריה, פתחו המצרים במתקפה לאורך החזית, במגמה להבקיע לעומק סיני. למעשה הכוחות המצריים עברו למתקפה ניידת, מה שאילץ אותם להשאיר מאחור את מרבית כוחות ההגנה האווירית. מהלך זה חשף אותם לפגיעות מן האוויר לאור עליונותו של חיל האוויר הישראלי בסיני. ואכן, הכוחות הקרקעיים של צה"ל, בסיוע נרחב של חיל האוויר, בלמו מתקפה זו בקרב ואדי מבעוק ובקרב השריון של ה-14 באוקטובר. המצרים איבדו במהלך זה 200 טנקים, לעומת 20 טנקים שאבדו לצה"ל. תבוסה זו של המצרים נתנה אור ירוק לפתיחת צה"ל במבצע לצליחת תעלת סואץ.
ב-15 באוקטובר, עם ערב, החל מבצע אבירי לב של צה"ל לצליחת תעלת סואץ. גדוד סיור 87 מאוגדת שרון איתר במהלך מתקפת הנגד של ה-8 באוקטובר את קו התפר שבין הארמייה ה-2 לבין האגם המר, וכך נוצר מצב שאיפשר להגיע אל התעלה מבלי לנהל קרב הבקעה. משימת הצליחה הוטלה על אוגדת שרון ועל כוחות ההנדסה של פיקוד הדרום, שביססו ראש גשר באמצעות העברת כוחות צנחנים בסירות גומי וטנקים מחטיבה 421 ב"תמסחים" צפונית לאגם המר הגדול.
במקביל התנהל קרב עקוב מדם על פתיחת ציר התנועה הראשי אל אזור הצליחה בסמוך לחווה הסינית. כאשר האיר הבוקר של יום ה-16 באוקטובר הציר לא נפתח ובצד המערבי של התעלה היו שני גדודים ישראליים בלבד. הרמטכ"ל שחשש מכיתור הכוח הצולח והשמדתו, דרש להחזיר את הכוחות חזרה לצד המזרחי, ואילו שרון דרש להמשיך את הצליחה. שר הביטחון דיין החליט על פשרה: לא להעביר כוחות נוספים עד להנחת גשר קבוע על התעלה. בלילה נשלח גדוד 890 לפתוח את הציר בחווה הסינית, הגדוד ספג אבדות כבדות אולם הצליח לפתוח את הציר וגשר הדוברות הונח על התעלה.
בסופו של דבר חצו שתי אוגדות את התעלה (לכיוון מצרים) אוגדת אדן ואוגדת סיני, בעוד אוגדת שרון מתקדמת צפונה בשתי גדות התעלה כדי להרחיק המצרים מהגשר. האוגדות השתלטו על שטח של 1,600 קילומטרים מרובעים בגדה המערבית של תעלת סואץ. ב-22 באוקטובר ניתק צה"ל את כביש קהיר-סואץ, והארמייה המצרית השלישית, שנמצאה ממזרח לתעלת סואץ, כותרה בכיתור כפול על ידי שתיים מן האוגדות ונותרה ללא מקורות אספקה.
לאחר שהתברר עומק החדירה של צה"ל למצרים הדיח נשיא מצרים, אנואר סאדאת, את הרמטכ"ל המצרי, סעד א-שאזלי.
חזית הצפון.
בחזית הצפון תקפו שלוש דיוויזיות סוריות של חיל רגלים ממוכן ברמת הגולן (שכללו כ-800 טנקים) ו-1,200 קני ארטילריה, לכל אורך הגבול הסורי-ישראלי. למולם הוצבו שתי חטיבות שריון (חטיבה 188 שהייתה פרושה במוצבים לאורך הגבול וחטיבה 7 שהוחזקה כעתודה), שני גדודי חי"ר במוצבים תחת פיקודה של חטיבת הקו\חטמ"ר 820 שמקום מושבה היה בנפח, ו-44 קני ארטילריה. בניגוד למצרים שהתמקדו בכיבוש כל מוצבי החזית, הסורים דילגו על המוצבים ופנו לעומק השטח. מוצב החרמון הישראלי, ששימש מוצב תצפית חשוב של המודיעין וחיל האוויר, נפל בידי כוח קומנדו סורי אשר הונחת מארבעה מסוקים ומרביתו הגיע ברגל מהחרמון הסורי.
בעוד בחלק הצפוני של רמת הגולן נבלמו הסורים, בגזרה הדרומית והמרכזית של הרמה הצליחו החטיבות הסוריות לחצות את הקו הסגול וקו ההגנה הישראלי נפרץ. בבוקר 7 באוקטובר ניתנה ההוראה להכין את גשרי הירדן לפיצוץ. הסורים הטילו למערכה דיוויזיה משוריינת נוספת באזור כודנא, וחדרו בחלק המרכזי עד למרכז הגולן, לאזור חושניה ונפח (קרב חושניה). בחלק הדרומי התקדמו הסורים אל מעברי הירדן, והגיעו עד לאזור אל-על. כוח אחר הגיע לאזור גמלא, מרחק 7 ק"מ מים כנרת, ושם נבלמו בידי מטוסי סקיהוק ישראלים. בעוד אוגדה 36 בפיקוד רפאל איתן בולמת את הסורים בגזרה הצפונית, במרכז הגזרה נלחמה אוגדה 210 בפיקוד האלוף במילואים דן לנר. לעת ערב נבלמו הסורים.
האמריקאים לחצו על חוסיין מלך ירדן לא להשתתף במלחמה, ובהחלטה מכריעה הוחלט להשאיר את הגבול עם ירדן כמעט ללא הגנה, ולהעלות באותו יום את אוגדה 146 בפיקוד משה פלד לרמת הגולן. חיל האוויר נכשל בתקיפת סוללות טילי הקרקע-אוויר במבצע דוגמן-5.
ב-8 באוקטובר החלה מתקפת הנגד הישראלית בדרום רמת הגולן. שתי אוגדות המילואים הישראליות תקפו באופן מתואם את הכוחות הסורים והחלו לדחוק אותם לאחור. ב-9 באוקטובר בלמה אוגדת איתן מתקפת שריון גדולה (קרב עמק הבכא). ב-10 באוקטובר הושלמה הדיפת הסורים מכל השטחים שכבשו בתחילת המלחמה, למעט מוצב החרמון, לאחר שהסורים איבדו כ-900 טנקים. צהל איבד גם הוא מאות טנקים, אולם מרביתם תוקנו והוחזרו לשירות עוד במהלך הלחימה.
ב-11 באוקטובר פתח צה"ל במתקפה מזרחה אל מעבר לגבול הסורי. אוגדה 36 ואוגדה 210 פנו לכיוון דמשק והצליחו לכבוש שטח של כ-400 קמ"ר. ב-12 באוקטובר הצטרפו ללחימה כוחות מחיל המשלוח העיראקי אשר הכריחו את צה"ל לעצור את המתקפה. שדות תעופה בפרברי דמשק הופגזו בידי תותחי צה"ל וחיל האוויר. צה"ל התייצב במובלעת שכבש מידי הסורים, תוך לחימה בכוחות סורים, עיראקים וירדנים. בקרב קשה ורב נפגעים, שנערך ב-21 באוקטובר-22 באוקטובר ונמשך 12 שעות, כבש כוח של חטיבת גולני את מוצב החרמון. שני גדודים מוקטנים מחטיבת צנחני המילואים 317 הוטסו ביום לחרמון הסורי וכבשו אותו בליל 21 - 22 בחודש.
התקפות ארגוני מחבלים פלסטיניים בגבול לבנון.
לאחר פרוץ המלחמה פתחו ארגוני מחבלים פלסטינים מדרום לבנון בהתקפות על יישובי הגבול הישראליים. כל ניסיונות החדירה לישראל סוכלו, ובעימותים הללו נהרגו 23 מחבלים ו-4 נתפסו. עיקר הפעילות החבלנית התמקדה בירי טילי קטיושות וטילי נ"ט לעבר יישובי הגבול הישראליים. בתקריות אלו נפצעו מספר אזרחים, רובם קל, ונגרם נזק לרכוש. ב-10 באוקטובר, לאחר שפלסטינים ירו כ-40 רקטות על יישובים ישראליים, ביקשו הרמטכ"ל דוד אלעזר ומפקד פיקוד הצפון, יצחק חופי, לשלוח כוח צה"לי שיפעל להרחיק את המחבלים מהכפרים הלבנוניים, אך הבקשה נדחתה על ידי שר הביטחון משה דיין. פעילות המחבלים נמשכה גם לאחר סוף המלחמה. בסיכום שפורסם ב-22 באוקטובר נמנו הרוג ישראלי אחד ו-16 פצועים בהפגזות מחבלים על 42 יישובים במהלך המלחמה.
הזירה הימית.
מבין זרועות צה"ל היה חיל הים המוכן ביותר למלחמה.
לנוכח נחיתותו המספרית של חיל הים בשתי הזירות הימיות (הים התיכון וים סוף), נקט יוזמה התקפית לאורך כל ימי המלחמה. חיל הים יצא בהרכבים של כלי שיט התקפיים למבצעים יזומים בסמיכות לחופים ולנמלים של סוריה ומצרים וניהל קרבות בעיקר בשעות הלילה כשהוא מפעיל כוח אש גדול תוך ניצול תורת לחימה שמשלבת שימוש בלוחמה אלקטרונית וטילי ים-ים.