מעל ל-750 מחבלים וחמושים פלסטיניים נהרגו מתקיפות צה"ל ברצועה ו-150 נוספים נעצרו במהלך המבצע. 32-34 מנהרות טרור הושמדו במהלך המבצע, מהן 10 שחדרו לשטח ישראל ו-4 מנהרות שהיו בתהליך חפירה לעבר הגבול. מספר גורמים בישראל טענו כי במודיעין ידעו על כ-10 מנהרות וכי השאר נתגלו במהלך המבצע. גורמים אחרים טענו כי בצה"ל ידעו על כל 32 המנהרות והפציצו חלק מהן מהאוויר בטרם הכניסה הקרקעית כדי למנוע מהמחבלים לחדור מהן לשטחי ישראל. 10,590 מבנים בעזה נפגעו בתקיפות, מתוכם 4,024 נהרסו עד היסוד. בין המטרות שהותקפו היו 1,814 תשתיות ירי תלול מסלול, 1,914 מפקדות טרור ותשתיות פיקוד ושליטה, ו-191 אתרים לייצור ואחסון אמצעי לחימה.
ישראל נמנעה כמעט לגמרי מתקיפת תשתיות אזרחיות אחרות, כדוגמת דרכים ומערכת אספקת החשמל. ניתן דגש במהלך הלחימה על שימוש בחימוש מונחה מדויק על מנת למנוע פגיעות סביבתיות בעת פגיעה במטרות ששכנו בסביבה אזרחית צפופה. כדי להקטין פגיעה באזרחים לא מעורבים הפעיל צה"ל את נוהל "הקש בגג" בו מוזהרים האזרחים להתפנות לפני שצה"ל מפציץ מבנה. כמו כן קראה ישראל לאזרחים פלסטינים להתפנות ממקומות שאותם צה"ל עומד לתקוף, בין השאר באמצעות פיזור כרוזים מהאוויר.
סדר הכוחות:
לצוותי הקרב החטיבתיים צוותו כוחות מיוחדים, כוחות צמ"ה, צוותי רוכב שמיים, סוללות ארטילריה (פגזים וחימוש מדויק) וסיוע אווירי צמוד.
ב-17 ביולי החל צה"ל בפעולה קרקעית בתוך רצועת עזה. הכניסה לרצועה בוצעה בשילוב זרועות מהאוויר, הים והיבשה. כוחות חי"ר, שריון והנדסה קרבית תחת חיפוי ארטילרי כבד שסיפק חיל התותחנים החלו להיכנס לשטחים סמוך לפאתי הרצועה על מנת לפגוע במחבלים ולאתר את המנהרות אשר שמשו את פעילי חמאס לחדור לשטחי ישראל. במקביל המשיכו חיל האוויר וחיל הים בתקיפת מטרות טרור לאורך הרצועה.
חיל הרגלים וחיל ההנדסה הקרבית לחמו רגלית, השמידו והפציצו מבנים ותשתיות ומחבלים תוך כדי חיפוי של כוחות שריון. טנקי מרכבה לקחו חלק משמעותי בתמרון הקרקעי, הודות למערכת ההגנה האקטיבית "מעיל רוח" שפעלה בהצלחה ויירטה כ-10 טילי נ"ט שנורו על הטנקים, וכן למערכת צבא יבשה דיגיטלי (צי"ד) שהותקנה על כל הטנקים ואפשרה קשר, שליטה ובקרה, סנכרון ותיאום ברמות חסרות תקדים בין החמ"ל (מפקדת החטיבה) לכל טנקי החטיבה, בין כל הטנקים וכן בין הטנקים לחיל האוויר וחיל התותחנים. יתרה מכך, מערכת צי"ד אפשרה העברת מידע מודיעיני בזמן אמת, שסיפקו אגף המודיעין וחיל האיסוף הקרבי, לטנקים והצגתו באופן דיגיטלי במחשבי הטנקים - דבר שייעל באופן משמעותי את הלחימה. הטנקים השמידו מאות מטרות (בין השאר ירו הטנקים פגזים על בתים ממולכדים, דבר שהביא ליזימת המטענים וחומר הנפץ שהוסתרו בבתים ולפיצוצם), פגעו במאות מחבלים (חטיבה 401 לבדה הרגה 120–130 מחבלים) וחיפו על לוחמי החי"ר וההנדסה הקרבית. חיל ההנדסה הקרבית פרץ צירים, ניטרל מלכודים, חישף שטחים והרס תשתיות טרור (שרבות מהן הוסתרו במבנים אזרחיים). הוא עשה הכל בתנועה רגלית, ממוכנת ומסייעת וסיפק סיוע הנדסי לכוחות המתמרנים, בעיקר בטיפול במנהרות הלחימה של רצועת עזה והשמדתן בידי הלוחמים בגדודים ולוחמי יהל"ם. במבצע נאלצו להרוס באמצעות דחפורי D9 משוריינים מספר רב של בתים שהיו ממולכדים והכילו תשתיות טרור בהן פירי מנהרות, משגרי רקטות, מחסני אמל"ח ומפקדות של חמאס. לוחמי יחידת מיתר ויחידת מגלן השמידו מטרות טרור בירי טילים מדויקים. בשל מתאר הלחימה הסבוך מפקדים בכירים וקצינים נכחו בשטח והובילו את הכוחות. כתוצאה מכך נפגעו מספר קצינים ומפקדים בכירים במהלך הלחימה (כגון מח"ט גולני, אל"ם רסאן עליאן, שנפצע בינוני, ואחרי טיפול שב ללחימה).
אחרי הנסיגה מתוך רצועת עזה ב-5 באוגוסט חזרה ישראל להסתמך רק על תקיפות אוויריות, ימיות וארטילריות כדי לפגוע במחבלים ובתשתיות טרור ברצועה. צה"ל התמקד בביצוע סיכולים ממוקדים נגד פעילי טרור ובהם בכירי חמאס, תוך קבלת מידע מודיעיני מהשב"כ.
על פי דיווח צה"ל היקף הירי במהלך הלחימה כלל כ-14,500 פגזי טנקים (רובם מסוג חלולן ומיעוטם מסוג "חצב" ו"כלנית"). וכ-35 אלף פגזי ארטילריה מסוגים שונים. עד לאמצע אוגוסט הונפקו לחיילים 4.8 מיליון קליעים, כאשר לפי הערכות נעשה שימוש במחציתם. כמו כן נורו כמה מאות של טילי תמוז.
הגנת העורף.
מערך ההגנה הישראלי התבסס על סוללות כיפת ברזל שיירטו חלק משמעותי מהרקטות שכוונו לעבר מרכזי אוכלוסייה ישראלים. בתחילת המבצע נפרשׂו ברחבי ישראל שבע סוללות כיפת ברזל, ובמהלכו נוספו סוללה שמינית ותשיעית, והן הפגינו ביצועים משופרים הן בטווחי הכיסוי והן במספר היירוטים המוצלחים, שעמדו על 735 יירוטים בכ-90% הצלחה. מלבד כיפת ברזל הפעיל מערך ההגנה האווירית גם סוללות טילי MIM-104 פטריוט, והללו יירטו שני כלי טיס בלתי מאוישים ששלח חמאס לעבר ישראל. פיקוד העורף הנחה את תושבי ישראל כיצד להתגונן במקרה של אזעקות והתקפת רקטות. אזעקות שפעלו בערי ישראל נתנו התרעה קצרה להיכנס למרחבים מוגנים, ממ"דים ומקלטים, כאשר זמן ההתרעה עלה בהתאם למרחק של היישוב מרצועת עזה. גדודי החילוץ וההצלה של פיקוד העורף תפסו כוננות ככוח חילוץ במקרה של קריסת מבנים בעקבות ירי הרקטות.
במבצע הופעלה לראשונה מערכת התראות בזמן אמת באמצעות מסרונים במכשירים הסלולריים הנתמכים, הפועלים ברשתות הסלולר הישראליות.
יחידות הסייבר של אגף התקשוב, אגף המודיעין ושירות הביטחון הכללי סיכלו מתקפות של האקרים פלסטינים ואיראנים וכן התמודדו עם מתקפות רחבות היקף של יחידת הסייבר האיראנית על תשתיות האינטרנט הצבאי והאזרחי של ישראל.
תעמולה ולוחמה פסיכולוגית.
במקביל, פעלה חטיבת דובר צה"ל באופן נרחב בשדה ההסברה והתעמולה, בדגש על סביבת האינטרנט, ובכלל זה באתרים פייסבוק, טוויטר ופליקר, על מנת להעביר את מסרי צה"ל וישראל, לספק מידע עדכני ולהזים דיסאינפורמציה שפורסמה על ידי הפלסטינים. מצלמות רבות חולקו לכוחות הלוחמים על מנת לתעד את הפעילות המבצעית. צה"ל הרבה להפיץ סרטוני וידאו המתעדים את פעולות, כולל תקיפות מהאוויר והים, סיכולי פיגועים, יירוטי כיפת ברזל והפעולה הקרקעית.
אמצעי לחימה וכלי נשק שהוכנסו לזירה.
במהלך הלחימה נכנסו לשימוש בצה"ל אמצעי לחימה ואמצעים טכנולוגיים חדשים. חלקם כבר הופעלו בשטח באירועים ביטחוניים וחלקם הופעלו לראשונה במבצע.
חיל השריון זכה לשדרוג משמעותי בעשור השני של המאה ה-21 שבא לידי ביטוי במבצע, בעיקר בחטיבה שהפעילה טנקי מרכבה סימן 4. שדרוגים אלה כללו:
גם חיל הרגלים השתדרג במגוון אמצעים:
חיל ההנדסה הקרבית הפעיל באמצעים רבים, בהם כלי נשק, מקלעים ואמצעי ראיית לילה והפעיל אמצעי הנדסה צבאית בהם חומרי נפץ, אמצעי חבלה, מטענים וכדומה. החיל הפעיל את נגמ"שי ההנדסה פומ"ה והשתמש בצפע שריון ורקטות ריצוף במהלך הלחימה כדי לפתוח צירים ולנקות זירות מטענים. מערך הצמ"ה הפעיל לראשונה מחפרים ממוגנים מדגם באגר E-349 ודחפורי D9T משוריינים מדור רביעי. במהלך המבצע הפעילו לוחמי יהל"ם אמצעים מתקדמים לאיתור, סריקה והשמדת מנהרות, כאשר הבולטת מביניהן היא מערכת אמולסיה לפיצוץ מנהרות שהופעלה בצורה נרחבת מאז פותחה לראשונה אחרי מבצע עופרת יצוקה.
במהלך המבצע נפרשו מערכות גילוי ואיתור מתקדמות, בהן:
במבצע הופעל מגוון רחב של כלי טיס בלתי מאוישים, ביניהם רוכב שמיים (בידי חיל התותחנים) ולראשונה הרמס 900. חיל האוויר הישראלי שיגר כמויות גדולות של חימוש מונחה מדויק הכולל טילי אוויר-קרקע ופצצות מונחות.
חמאס.
פעילות התקפית.
הזרוע הצבאית של חמאס טענה בתחילת המבצע כי לחמאס מטרות צבאיות ברורות בירי הרקטות והוא אינו מכוון לפגוע באוכלוסייה אזרחית. לטענה זו אין בסיס בהתחשב ברמת הדיוק הנמוכה של הרקטות ובכך שרובן נורו לעבר יישובים אזרחיים. עם זאת, מספר ימים אחרי כן הודיע דובר חמאס כי "בשל התוקפנות הישראלית וההפצות החוזרות של חיל האוויר במטרה לפגוע באוכלוסייה אזרחית" הפכו כל ערי ישראל למטרות חמאס וכי מעתה יירו לערים. גם לפני הודעה זו, שיגרו פעילי חמאס בזרוע הצבאית רקטות לעבר אוכלוסייה אזרחית. בין מטרות חמאס נמנים ערים ויישובים בישראל (ירושלים, תל אביב-יפו, חיפה, ראשון לציון, אופקים באר שבע, אשדוד, אשקלון, שדרות וכו'), נמל התעופה בן-גוריון, הכור בדימונה, ובסיסים שונים של צה"ל.
הנשק העיקרי ששימש את חמאס והג'יהאד האסלאמי הוא מרגמות קצרות טווח ורקטות לא מדויקות, שנורו בעיקר ליעדים אזרחיים ישראליים, בייחוד באזור עוטף עזה, שדרות, נתיבות, אשקלון, אשדוד, קריית גת, קריית מלאכי ובאר שבע. נורו גם רקטות לעבר גוש דן, ירושלים, דימונה ומועצה אזורית חוף הכרמל. רוב הרקטות הללו יורטו על ידי כיפת ברזל והשאר נפלו בשטחים פתוחים. בניסיון להתגבר על מערכת כיפת ברזל, ירה חמאס מטחים של מספר רקטות בו-זמנית. נפילת רקטה ביהוד, סמוך לנמל התעופה בן-גוריון, הביאה ב-22 ביולי להחלטה של רשות התעופה הפדרלית האמריקאית על איסור טיסות לישראל וממנה, שהוסרה ב-24 ביולי.