ההשתלטות עצמה תועדה על ידי מצלמות באוניות ומסוקי צה"ל וכן על ידי העיתונאים ששהו על הסיפון. החיילים ירדו אל הספינה בחבל המשתלשל ממסוק, וכבר עם ירידת החייל הראשון התנפלו עליו נוסעים והחלו להכותו. אותם נוסעים המשיכו לתקוף את החיילים, השליכו אחד מהם מהסיפון, ולקחו מכל הבא ליד כדי להכות בחיילים, ובכלל זה מוטות, שרשראות ומוטות מתכת, וכן נטלו נשק של ממש - כגון סכינים, רימון הלם ובקבוק תבערה.
על פי תיעוד העיתונאים שעל גבי סיפון המרמרה וכן תחקיר צה"ל לאחר התקרית, נוסעים פירקו חיילים מנשקם ומציודם האישי וחטפו אותם לבטן האונייה. על פי דובר צה"ל, נוסעים פתחו באש חיה על החיילים, ככל הנראה מכלי הנשק שלקחו מהחיילים, ופצעו את חלקם. בדיווח לוועדת החוץ והביטחון מסר הרמטכ"ל גבי אשכנזי כי כאשר אחד מהחיילים הראשונים עלה על הסיפון ירה מישהו מהנוסעים בנשק שהיה עוד קודם לכן על הסיפון, והוא נפגע בבטנו. עוד אמר כי נמצאו על הספינה קליעים ותרמילים שאינם שייכים לכלי הנשק של צה"ל. מנגד, אחד ממארגני המשט טען כי הנשק אשר נלקח מהחיילים נזרק לים ולא נעשה בו שימוש. עם זאת, צה"ל לא הראה לציבור כל סוג של כלי נשק חמים, כאשר הציג לעיתונות את החפצים שנמצאו על האונייה. בדו"ח שהגישה וועדת טירקל נקבע כי אנשי ה-IHH השתמשו בנשק חם נגד חיילי צה"ל במהלך האירועים.
כ-40 דקות לאחר ההשתלטות הראשונית על הספינה, קיבלו כוחות צה"ל אישור לפתוח באש חיה. העימות נמשך שעות והסתיים לבסוף בהשתלטות לוחמי צה"ל על האונייה ומעצר הנוסעים. בעימות נהרגו 9 מנוסעי האונייה וכ-30 נפצעו. נוסע עשירי מת במאי 2014, לאחר שנמצא במצב תרדמת בעקבות פציעתו. מקרב חיילי צה"ל היו 10 פצועים, מהם שניים במצב קשה. כל הפצועים פונו במסוקים לבתי חולים בישראל.
לדברי הטורקים, נתיחות לאחר המוות שבוצעו בטורקיה הראו ששמונה מההרוגים נפגעו מ-30 כדורים בקוטר 9 מ"מ, חלקם מטווח קרוב. חמישה מבין ההרוגים נורו בראשם. על פי אחד הרופאים אחד מההרוגים נפגע מירי מטווח רחוק של כדור מסוג לא מזוהה.
על פי נתוני המרכז למורשת המודיעין, שמונה מבין עשרת ההרוגים זוהו עם ארגון ה-IHH או עם ארגונים איסלאמיים טורקים. על פי עדויות שונות חלקם הביעו קודם המשט את רצונם למות כשהידים. לא נמצאו פעילי ארגוני זכויות אדם בין ההרוגים. נתונים דומים נחשפו גם בקרב הפצועים.
לאחר ההשתלטות על האוניות.
לאחר שצה"ל השלים את ההשתלטות על 6 אוניות המשט ואלו כוונו אל עבר נמל אשדוד, צה"ל החל בפריקת המטען שנשאו האוניות ויועד לרצועה.
הנוסעים הובלו לבית סוהר אלה בבאר שבע שם נחקרו. אלו בעלי אזרחות זרה גורשו למדינות מוצאם תוך ימים ספורים, במקביל ללחץ ממדינות שונות, ובראשן טורקיה, לשחררם בהקדם. הגירוש בוצע תחת פיקוח נציגי מדינות המוצא של הנוסעים אשר וידאו כי לא אונה להם רע במהלך המעצר. על הפצועים השגיח הסהר האדום הטורקי. לפי דיווח באל-ג'זירה, ישראל השתמשה בשניים מעצורי המשט כקלפי מיקוח כנגד משט נוסף שיצא בחודש יולי מיוון.
תגובות לתקרית.
תגובות בישראל.
הממשלה והכנסת.
ראש ממשלת ישראל, בנימין נתניהו, שהיה בקנדה והיה צפוי להיפגש עם אובמה, קטע את נסיעתו כדי לשוב לישראל. רה"מ אמר בנאום: "אם לא נעצור את הספינות נקבל נמל איראני בעזה, איום ממשי על ביטחון ישראל ואף על מדינות נוספות באירופה. לכן נאלצנו לבדוק כל ספינה המיועדת לעזה, כבמקרה הזה. כזכור, הצענו למארגני המשט לקחת את המטען ולהעביר אותו לתושבי הרצועה לאחר בידוק ביטחוני – אך הצעתנו נדחתה על הסף". ב-3 ביוני, על רקע דרישה אמריקנית להרחבת מעבר הסחורות האזרחיות לרצועת עזה, אמר נתניהו שישקול להתיר השתתפות של גורמים בינלאומיים בפיקוח על הסגר הימי.
שר הביטחון אהוד ברק הביע צער על מות המפגינים, והטיל את האחריות כולה על מארגני המשט ובמיוחד לאלו שלדבריו "התכוונו לתקוף ואף להרוג את החיילים במבצע ההשתלטות". סגן שר החוץ של ישראל, דני אילון, אמר כי אפשר שמאחורי המשט עמדה איראן המעוניינת להסיט את תשומת הלב העולמית ממנה. יו"ר האופוזיציה ציפי לבני, ואיתה חברי כנסת נוספים מהאופוזיציה, תמכו בצה"ל ובהחלטת הממשלה לעצור את המשט. הם אף התגייסו למהלך ההסברה הישראלי.
חברי הכנסת מהמפלגות הערביות ומחד"ש גינו את הפעולה הצבאית והביעו צער על מות המפגינים.
צה"ל וכוחות הביטחון.
הרמטכ"ל גבי אשכנזי אמר כי לאור האירועים אין שום קשר בין המשט לבין מסע של פעילי שלום או סיוע הומניטרי, וכי התחוללה שם אלימות קיצונית, שתוכננה מראש, מרגע עליית החיילים על הספינה.
מפקד חיל הים, אלי מרום, אמר שהחיילים נקטו באומץ לב ובנחישות תוך כדי איפוק רב מצדם אל מול האלימות הקשה שהופעלה נגדם, והתוצאה הייתה יכולה להיות חמורה בהרבה אילו נהגו אחרת.
ראש המוסד מאיר דגן העריך, כי טורקיה מבקשת לצבור כוח בינלאומי באמצעות חבירה לאיראן ולגורמים מוסלמים אחרים.
הציבור.
ועדת המעקב העליונה של הציבור הערבי בישראל הכריזה על שביתה כללית ביום שלאחר מכן. בערב שלאחר הפעולה התקיימו מספר הפגנות ברחבי הארץ כנגד פעולת צה"ל. בהפגנה באום אל-פחם השתתפו כ-5,000 בני-אדם, בהפגנה בתל אביב השתתפו כ-1,000 בני אדם ובחיפה וירושלים הפגינו מאות. לעומתם הפגינו 1,500 מול השגרירות הטורקית, במחאה על המדיניות שמוביל ראש ממשלת טורקיה, רג'פ טאיפ ארדואן, והשוו אותו לנשיא איראן, מחמוד אחמדינז'אד.
הפגנות תמיכה בצה"ל ולוחמיו היו באוניברסיטאות ובעשרות יישובים.
באילת התקיים משט תגובה לאות הזדהות והצדעה לחיילי צה"ל. וכן ארגון זק"א ערך יחד עם לוחמי שייטת 13 משט תמיכה והזדהות עם חיל הים בחופי מרכז הארץ, בו השתתפו אופנועי ים וסירות מנוע של מתנדבי 'יחידת ספיר' של זק"א, ועשרות כלי שיט אזרחים שהצטרפו למשט.
ביקורת על ניהול המבצע.
בנוסף לביקורת ברמה האסטרטגית, על עצם ההחלטה לעצור את המשט, נשמעה בישראל ביקורת על הדרך שבה נוהל המבצע. עם מותחי הביקורת נמנו אישי ציבור ועיתונאים, דוגמת יחזקאל דרור, אמנון רובינשטיין, ראובן פדהצור וגדי סוקניק. אחדים מנושאי הביקורת:
פסיקת בג"ץ.
לאחר המשט הוגשו שלוש עתירות לבג"ץ על ידי פעילי שמאל וארגוני שמאל וכן על ידי רשת אל ג'זירה, בעיקר בדרישה לשחרר את העצורים מהמשט. לפני הדיון בעתירות החליטה הממשלה כי כל משתתפי המשט הזרים ישוחררו ויוכלו לשוב לארצותיהם. בתגובה לכך הוגשו שלוש עתירות על ידי פעילי ימין וארגוני ימין, שדרשו, שלא לשחררם. בג"ץ דחה את כל העתירות, בקובעו שהעתירות משמאל התייתרו ברובן, ואשר לעתירות מימין קבע:
בעתירה הראשונה (מבין השלוש) משמאל, שהוגשה עוד בבוקר עצירת המשט על ידי ארבעה עורכי דין, נטען גם שמעשי המדינה היו בלתי חוקיים. בג"ץ מתח ביקורת על הלשון שבה נוסחה העתירה (העותרים חזרו בהם מסגנון העתירה במהלך הדיון), בקובעו על עתירה זו:
בג"ץ לא עסק בשאלות העובדתיות או בחוקיות הסגר הימי, אלא התמקד בשאלת העצורים מהמשט:
תגובות בעולם.
תקרית האש הכתה גלים ברחבי העולם, והתקשורת העולמית דיווחה על כך בהרחבה. המבצע עצמו אירע לפנות בוקר, וכבר בחדשות הבוקר באירופה, בישראל ומזרח התיכון נפוצו דיווחים רבים בנושא. בארצות הברית ובמדינות אחרות באזורי הזמן, שבהם הייתה שעת לילה מאוחרת, הסיקור התקשורתי המוגבר החל רק מאוחר יותר.
על הסיקור הקלה הימצאות עיתונאים זרים על סיפון האוניה שבה אירע הקרב ועל הסטי"לים הישראליים. אלו העבירו דיווחים לכלי התקשורת השונים ברחבי העולם.
תגובות מדינות וארגונים.
מרבית המדינות גינו את ישראל בשל הפעולה. נשיא צרפת, ניקולא סרקוזי, אמר כי "דבר לא יוכל להצדיק את השימוש באלימות כזאת, שאותה אנו מגנים" ומספר ראשי מדינות ושרי חוץ אירופים קראו לחקירות מקיפות.
ארצות הברית הגיבה באופן מאופק יותר. נשיא ארצות הברית, ברק אובמה, הביע צער על אובדן החיים ואמר כי ישנה "חשיבות בלמידת כל העובדות והנסיבות סביב האירועים הטראגיים של הבוקר". הסנטור הרפובליקני ג'ון מקיין הביע תמיכה בישראל וקישר בין המשט לעזה ליחס של ארצות הברית כלפי ישראל, לדבריו "זה צעד נוסף בשרשרת אירועים חסרי מזל שהחלו בדרישה של הנשיא אובמה להקפאת הבנייה בירושלים כתנאי מוקדם לשיחות שלום".בעולם הערבי והמוסלמי התגובות היו חריפות עוד יותר, כאשר טורקיה הובילה את הקו החריף ביותר. בירדן מחו רבים נגד התקרית. המלכה נור, אלמנתו של המלך חוסיין, כתבה "הגיע הזמן שהישראלים יבחרו בין חיים במדינה פורעת חוק בינלאומי ופגיעה הומניטרית לבין התחייבות לעתיד של שלום" והמלכה הנוכחית, המלכה ראניה כתבה: "המומה מרצח האזרחים באניה השטה במים בינלאומיים... כל אניה המנסה לשבור את המצור הימי על עזה נושאת עמה תקווה לאזרחי עזה". מצרים זימנה את השגריר הישראלי לשיחת נזיפה, פתחה את מעבר רפיח בצדה, שהתקיים מאז 2007, ואיפשרה מעבר של ציוד הומניטרי ורפואי. ניקרגואה הודיעה על ניתוק היחסים הדיפלומטיים עם ישראל, בשל פעולת צה"ל. דרום אפריקה הודיעה על החזרת השגריר להתייעצות והצטרפה בכך לאקוודור שעשתה מהלך דומה. מספר ימים לאחר האירוע וייטנאם דחתה את ביקורו של שמעון פרס נשיא מדינת ישראל שם.
לאחר דיון לילי ארוך גינתה מועצת הביטחון של האו"ם את פעולותיה של ישראל נגד המשט לעזה ואת הרג האזרחים. היא קראה לקיים בעניין חקירה מידית, בלתי תלויה, אמינה ושקופה, ולשחרר באופן מיידי את האוניות והאזרחים שעצורים בישראל. יומיים לאחר המשט החליטה המועצה לזכויות האדם של האו"ם לשלוח ועדה בינלאומית לחקירת האירועים.