כבר בלילה הראשון למלחמה, יזם חיל הים קרב סטי"לים בסמוך לחופי סוריה, שהיה קרב טילי ים-ים הראשון בהיסטוריה, ובו הושמדו מספר ספינות סוריות ללא אבדות לישראל. ב-8 באוקטובר, יזם קרב טילים דומה בסמוך לחופי מצרים - גם בקרב זה טיבע חיל הים שלוש סטי"לים מצריות ובכך ביסס שליטה ישראלית בים התיכון. מכאן ועד סוף המלחמה הסתגרו ספינות הקרב הסוריות והמצריות בנמליהן. כוחות מהקומנדו הימי תקפו בנמל פורט סעיד בהצלחה מועטה. חיל הים המצרי הטיל הסגר ימי על התעבורה הימית לישראל דרך הים האדום באמצעות חסימת מצרי באב אל מנדב המרוחקים כ-2,200 ק"מ מאילת, זירה בה לא היו לחיל הים כלים מתאימים להתמודד עם האיום. ואולם, הניסיון המצרי להטיל הסגר ימי גם בים התיכון נכשל. שאיבת הנפט לישראל ממפרץ סואץ הופסקה בתחילת המלחמה. לאחר הפסקת האש חודשה השאיבה אך המכלית הראשונה שיצאה מאילת עלתה בדרום מפרץ סואץ על מוקשים ימיים וטבעה. חיל הים התארגן במהירות, ותנועת המכליות חודשה בניתוב דרך מעבר מזרחי. סקר שנעשה במינהל הדלק של ישראל לאחר המלחמה מלמד שמדינת ישראל אף מכרה נפט ל"צדדים שלישיים" שסבלו מאמברגו הנפט הערבי.
במהלך המלחמה תקף חיל הים מטרות ביבשה באמצעות תותחי הספינות שלו ופגע בגשרים ובמתקנים אסטרטגיים בעיקר בסוריה.
הזירה האווירית.
הזירה האווירית התאפיינה בשליטה של חיל האוויר בקרבות אוויר ומנגד, מערכי נ"מ צפופים של סוריה ומצרים גרמו לאבדות קשות לכלי הטיס של צה"ל במחצית הראשונה של המלחמה, והקטינו את יכולתו לסייע לכוחות הקרקע. מטוסי סקייהוק ישראליים עזרו לבלום את הצבא הסורי בדרום רמת הגולן מלחצות את הירדן. מטוסים ישראלים הפילו מסוקי קומנדו סוריים ומצריים, ואף הצליחו לפגוע בגשרים מצריים על התעלה (ששוקמו במהירות במהלך הלילה). במהלך הקרבות הופלו כ-380 מטוסים של מצרים וסוריה מול 102 מטוסים שאבדו לישראל. למדינות ערב אבדו מטוסים נוספים: מטוסים של מדינות ערביות נוספות שהופלו, מטוסים שנפגעו בתקיפות ישראליות מן האוויר ובאש ידידותית. רק בודדים מהמטוסים הישראליים הופלו בקרבות אוויר, והשאר הופלו באש נ"מ.
לציודם של הצדדים הייתה השפעה משמעותית על תוצאות הלחימה. חיל האוויר היה מצויד במטוסים מן הקו הראשון מתוצרת ארצות הברית כדוגמת הF-4 פנטום והA-4 סקייהוק וגם החזיק טייסות החמושות במטוסי מיראז' 3 ונשר. יכולותיהם של מטוסים אלו, ובעיקר של הפנטום, מטוס הקרב העיקרי של חיל האוויר הישראלי במלחמה, עלו משמעותית על יכולותיהם של מטוסי חילות האוויר האוויר הערביים, שהיו חמושים במטוסים מסדרת המיג, שהמתקדם שבהם היה המיג-21.
התערבות המעצמות.
עמדות המעצמות לפני המלחמה.
הדטאנט, מערכת היחסים בין ארצות הברית ומדינות המערב לבין ברית המועצות והגוש הקומוניסטי, התאפיין בבקרה הדדית של המעצמות, שמטרתה למנוע הפיכת סכסוכים אזוריים לעימותים כלל-עולמיים בין המעצמות, העלולים לכלול עירוב נשק גרעיני. במסגרת יצירת מערכת יחסים זו, התקיימו שתי ועידות פסגה, במוסקבה ובסן קלמנטה (קליפורניה), אשר בהן הדגישו ארצות הברית וברית המועצות את נכונותן למנוע מלחמה גרעינית כלל עולמית, למנוע משברים אזוריים ולקדם את תהליך השלום במזרח התיכון.
מצד ארצות הברית היה רצון, אשר קודם על ידי מזכיר המדינה, הנרי קיסינג'ר, לדחוק את ברית המועצות החוצה מהמזרח התיכון, בעיקר ממצרים, ובכך להיות המתווכת היחידה, או העיקרית, בין ישראל למדינות ערב. רצון זה הוצא לפועל באמצעות שיחות מאחורי הקלעים בין קיסינג'ר לנציגים מצריים, וכן באמצעות שכנוע הסובייטים לדבוק בהצהרות הדטאנט הנוגעות למזרח התיכון, מתוך כוונה שהערבים יחשבו שברית המועצות מבכרת את הדטאנט על פני אספקת נשק להם.
לעומת זאת, ברית המועצות הייתה מעוניינת במעמד שקול לזה של ארצות הברית במעורבות במזרח התיכון ובכינון הסדר בין ישראל למדינות ערב. אך עם זאת, תמיכתה בדטאנט גרמה לצמצום אספקת הנשק למצרים ולסוריה בשנים 1971–1972. לאחר גירוש היועצים הסובייטים ממצרים ביולי 1972, חידשה ברית המועצות את אספקת הנשק שלה למצרים ולסוריה באופן נמרץ.
התערבות המעצמות במהלך המלחמה.
להתערבותן של המעצמות במהלך המלחמה היו מספר רבדים, חלקם התבצעו בגלוי וחלקם מאחורי הקלעים. התערבויות אלה היו פועל יוצא של האינטרסים של כל אחת מהמעצמות. המישור הבולט ביותר של התערבות המעצמות היה אספקת הנשק והציוד של כל אחת מהן לצדדים המקומיים המעורבים בסכסוך.
כאמור, ברית המועצות חידשה את אספקת הנשק למצרים ולסוריה לאחר גירוש היועצים הסובייטיים. עם פתיחת המלחמה נמשכה אספקת הנשק הסובייטית, וב-10 באוקטובר החלו הסובייטים בהפעלת רכבת אווירית וימית נרחבת למצרים ולסוריה. לצורך המבצע הקצו הסובייטים 225 מטוסים שביצעו 945 גיחות ישירות מברית המועצות או מבנות ברית ורשה למצרים ולסוריה. לצורך כך יחידות צבאיות שלמות מברית ורשה פורקו מציודן. בנוסף נשלחו אוניות מנמל אודסה לנמל לטקיה בסוריה ומנמל ספליט ביוגוסלביה לנמל אלכסנדריה במצרים. במהלך המלחמה ולאחריה נשלחו 1,200 טנקים, 300 מטוסי מיג 21, 600 טילי קרקע אוויר, תחמושת וציוד צבאי רב, בסך כולל של כ-15,000 טון. ב-12 באוקטובר יעצו הסובייטים למצרים ולסורים להסכים להפסקת אש, אך אלה לא הסכימו ובכך חייבו את המשך המאמץ הסובייטי למנוע התמוטטות ערבית.
ארצות הברית, מן הצד השני, סיפקה נשק לישראל במסגרת רכבת אווירית משלה, אשר כונתה מבצע ניקל גראס. רכבת אווירית זו החלה ב-14 באוקטובר, אך קדמו לה מספר אירועים: אובדן רחב היקף של מטוסים וטנקים ישראליים, התניה מצד ארצות הברית לקבלת הפסקת אש, חכירת מטוסים אמריקאיים לאחר שהתברר כי מספרם של מטוסי אל על אינו מספיק, ולבסוף סירוב מצד המצרים לקבל הפסקת אש. בסך הכול שלחה ארצות הברית סדרה של 567 טיסות, שבמסגרתן הועברו לישראל, עד 14 בנובמבר, 22 אלף טון של ציוד: מטוסים, מסוקים, חלקי חילוף, תחמושת, ואמצעי שיבוש למטוסים. במשלוחים נכללו גם אמצעי לחימה חדישים שטרם סופקו לישראל, כגון טילי טאו ולאו. לרכבת האווירית לישראל הייתה השפעה מורלית גדולה מאוד על ישראל, והיא הוציאה את ישראל מהמשבר העמוק שבו הייתה שרויה. יש הטוענים שההשפעה המורלית הייתה משמעותית יותר משינוי יחסי הכוחות במהלך המלחמה.
בנוסף לתמיכה הצבאית של המעצמות, המעצמות גם תמכו במדינות חסותן בכל הנוגע להפסקת אש. כל צד ייצג את דרישות מדינות חסותו למועד הפסקת האש ולתנאים להשגתה, כאשר אלה באו לידי ביטוי בתקשורת בין המעצמות, בעיקר בשיחות בין קיסינג'ר לאנטולי דוברינין, שגריר ברית המועצות בארצות הברית. עם זאת, מכיוון שלאמריקאים ולסובייטים הייתה מטרה משותפת של שמירה על הדטאנט, היו שני הצדדים בתקשורת מתמדת על מנת להביא ללחץ על הצדדים להפסקת אש. מהלכי המלחמה ניתבו את אופי השיחות בין קיסינג'ר לדוברינין כך שהמעצמות הפעילו לחץ על כל צד במלחמה כאשר ידו הייתה על העליונה. בתחילת המלחמה היה למצרים ולסורים יתרון ברור, והמעצמות שאפו לכפות הפסקת אש על מצרים. מכיוון שגם לברית המועצות וגם לארצות הברית היה קשר עם מצרים, שתיהן לחצו עליה להפסקת אש, אך ללא הועיל. לאחר שהתהפכו היוצרות ולישראל היה יתרון ברור, הופעל לחץ אמריקאי על ישראל להפסקת אש. השיחות בין האמריקאים לסובייטים הגיעו לשיא בביקורו של קיסינג'ר במוסקבה ב-21–22 באוקטובר, שם התקבל נוסח הפסקת האש, שלימים הפך להחלטה 338 של מועצת הביטחון של האו"ם. ספרו של קיסינג'ר, "משבר, ניהול מדיניות החוץ במלחמת יום כיפור וביציאה מווייטנאם", מביא את תמלילי השיחות בינו לבין אישים שונים במהלך המלחמה.
בעוד שהאמריקאים והסובייטים שיתפו פעולה בשמירה על הדטאנט, הפוטנציאל של התחממות המלחמה הקרה היה עדיין קיים. בפועל הדבר בא לידי ביטוי כאשר לאחר התפוררות הפסקת האש, איימו הסובייטים שיפעלו באורח חד-צדדי נגד ישראל, ואף העמידו את הדיוויזיות המוטסות שלהם בכוננות גבוהה ותגברו את הצי בים התיכון ל-85 ספינות. בתגובה העלו האמריקאים את דרגת הכוננות של כוחותיהם, הן הקונבנציונליים והן הגרעיניים. לפי בנימין מילר, התקיים אז דפוס החוזר על עצמו בעימותים בין-מעצמתיים קודמים, שנועד דווקא למנוע את ההידרדרות לעימות אלים בין המעצמות ולהפסיק את המלחמות האזוריות, כדוגמת מלחמת יום הכיפורים. הדפוס כולל קודים של פעולות המורים על אופן השימוש בכוח צבאי: רק המעצמה שהאינטרסים האזוריים שלה נפגעים יכולה לאיים בשימוש בכוח צבאי. אם היא נוקטת צעד כזה, המעצמה שכנגד צריכה להרתיע מפני שימוש בכוח צבאי ובה בעת עליה להפעיל לחץ על מדינת חסותה לשמר את הסטטוס-קוו.
אבדות.
בחמשת ימי הלחימה הראשונים, שבהם ניכרה השפעת ההפתעה וצה"ל ניהל קרבות בלימה מרים, ספג צה"ל כמחצית מכלל אבדותיו בלוחמים, במטוסים ובטנקים. בחמשת הימים הראשונים של המלחמה נהרגו בממוצע כ־190 איש ביום, לאחר מכן האבדות ירדו בממוצע לכ-91 ביום. רוב השבויים הישראליים נשבו בחמשת ימי המלחמה הראשונים (כ-220). לצה"ל היו בתחילה גם מאות נעדרים. 16 מתוכם לא נמצאו והם בגדר חללי מערכות ישראל שמקום קבורתם לא נודע.
רובם של הפצועים בצד הישראלי היו מאש ארטילרית (32%) ומטילי נ"ט (27%), ורק מיעוטם מפגיעות נשק קל (13%). מתוך 294 השבויים הישראליים רובם נפלו בחזית המצרית (230) ומיעוטם בחזית הסורית (62) והלבנונית (2).
עד תום הלחימה נגרמו אבדות קשות לכל הצדדים.
טבלת אבדות הצדדים.