בבחירות לכנסת ה-16 שהתקיימו ב-2003 ניצח הליכוד בראשות שרון באופן ניכר. בקדנציה השנייה שלו דחף ראש הממשלה את תוכנית ההתנתקות, תוכנית להסיר את מוקדי החיכוך בין יהודים לערבים, באורח חד צדדי וללא כל הסכם, באמצעות פינוי יישובי גוש קטיף וצפון השומרון. צעד זה התקבל בהתנגדות חריפה מהימין, אף שבשמאל. אף על פי שמצביעי הליכוד הצביעו נגד התוכנית, באוגוסט 2005 בוצעה ההתנתקות ולמרות החששות הסתיימה ללא אלימות חמורה ושפיכות דמים. ביצוע ההתנתקות, יחד עם מותו של יאסר ערפאת בשלהי 2004 ועלייתו לשלטון של מחמוד עבאס (אבו מאזן) הביא לתקווה שהאינתיפאדה תסתיים ויחודש התהליך המדיני. לאחר ההתנתקות התעצם הטרור מרצועת עזה.
לתוכנית ההתנתקות קמה התנגדות רבה גם מתוך הליכוד, וקמה קבוצת מתנגדים שכונו "המורדים" שפעלו להצר את צעדיו של שרון. בעקבות ההתנגדות הרבה ממפלגתו החליט שרון בנובמבר 2005 לפרוש מהליכוד ולהקים את מפלגת קדימה אליה הצטרפו תומכי שרון מהליכוד, יוצאי מפלגת העבודה שלא מצאו את מקומם בעבודה לאחר בחירתו של עמיר פרץ ותומכים מחוץ למערכת הפוליטית. ב-4 בינואר 2006 לקה שרון באירוע מוחי קשה, שבעקבותיו הועברו סמכויותיו לממלא מקום ראש הממשלה אהוד אולמרט אשר הוביל את מפלגת קדימה כחודשיים לאחר מכן, לניצחון בבחירות לכנסת ה-17 ולמהפך במפה הפוליטית אשר החליש מאוד את מפלגת השלטון, מפלגת הליכוד, בדרך להקמת קואליציית מרכז-שמאל עם מפלגת העבודה.
מלחמת לבנון השנייה ומבצע עופרת יצוקה.
בסוף יוני 2006 נהרגו שני חיילי צה"ל, וגלעד שליט נחטף אל רצועת עזה. בעקבות האירוע ובעקבות ירי רקטות קסאם מהרצועה החל צה"ל במבצע גשמי קיץ שהסתיים בסוף נובמבר. ב-12 ביולי 2006 חטפו מחבלי חזבאללה שני חיילים בגבול הצפון. החטיפה התפתחה למלחמה בין צה"ל לחזבאללה, שנודעה כמלחמת לבנון השנייה. המלחמה נמשכה למעלה מחודש וכללה הפצצה אווירית מסיבית מצד צה"ל וכניסה קרקעית מוגבלת ללבנון, ומצד חזבאללה הפגזה של העורף הישראלי באלפי רקטות. לאחר המלחמה, בעקבות מחאה ציבורית שדרשה הקמה של ועדת חקירה ממלכתית לחקר מחדלי המלחמה הוקמה ועדת בדיקה ממשלתית, ועדת וינוגרד. ב-16 ביולי 2008 הוחזרו גופות שני החיילים שנחטפו ללבנון במסגרת עסקת חילוף גופות ומחבלים חיים (ביניהם סמיר קונטר).
ב-2006 נפתחה חקירה פלילית נגד נשיא המדינה משה קצב, שהובילה ליציאתו לנבצרות זמנית, ובתום המשפט הוא נידון ל-7 שנות מאסר בגין אונס. במקומו נבחר שמעון פרס לנשיא מדינת ישראל, וזה כיהן בתפקיד בשנים 2007–2014.
ב-6 בספטמבר 2007 השמיד חיל האוויר הישראלי כור גרעיני בסוריה שנבנה בסיוע קוריאה הצפונית. בתקופה שאחרי הפעולה, סירבה הממשלה להתייחס אליה, והצנזורה אסרה על כל פרסום בנושא, אך במרץ 2018 אישרה ישראל רשמית שהפציצה את הכור, ופרסמה פרטים על המבצע, ששמו הרשמי "מבצע מחוץ לקופסה".
ב-27 בדצמבר 2008, כתגובה לירי הגובר של רקטות מרצועת עזה יצאה מדינת ישראל למבצע עופרת יצוקה. המבצע נמשך 3 שבועות ונהרגו בו 13 ישראלים ובין 1,166 ל-1,300 פלסטינים, מהם כ-700 פעילי חמאס, ונזק כבד נגרם לתשתיות חמאס ברצועה. בעקבות המבצע נמתחה ביקורת קשה על ישראל והיא הואשמה בפשעי מלחמה, בין השאר על ידי צוות הבדיקה של האו"ם בנושא העימות בעזה בראשות ריצ'רד גולדסטון, שמאוחר יותר חזר בו מהדו"ח שגרם נזק מדיני לישראל.
לאחר שבמהלך כהונתו של אולמרט רבו הביקורות על שחיתויות שהיה מעורב בהן, הוא התפטר מתפקידו ב-2008. כשנה לאחר שהגיש את מכתב התפטרותו מראשות הממשלה, הוגש כתב אישום נגדו לבית המשפט המחוזי. לבסוף הורשע אולמרט בפרשות "מרכז ההשקעות" ובפרשת טלנסקי, וזוכה בפרשת "ראשונטורס". כמו כן, הורשע בקבלת שוחד בפרשת הזרע זוכה מחמת הספק מקבלת שוחד בפרשת הולילנד והורשע בשתי עבירות של שיבוש מהלכי משפט.
ממשלות נתניהו.
בעקבות הבחירות שנערכו ב-2009 נבחר בשנית בנימין נתניהו להקים ממשלה בראשות הליכוד.
במאי 2010, הצטרפה מדינת ישראל לארגון לשיתוף פעולה ולפיתוח כלכלי.
ב-2 בדצמבר 2010 פרצה השרפה בכרמל, שרפת יער עצומת ממדים שנהפכה לאסון השריפה הכבד ביותר בישראל בו נספו 44 בני אדם ונשרפו 50,000 דונם וכ-5 מיליון עצים. השריפה כובתה תוך מספר ימים אחרי מאמץ מרוכז בסיוע צה"ל, מתנדבים וסיוע בינלאומי שכלל מטוסים לכיבוי שריפות. בעקבות האסון נמתחה ביקורת קשה על מוכנות ישראל למצבי חירום, מצבם הקשה של שירותי כבאות והצלה והאשמה העיקרית הוטלה על שר הפנים אלי ישי .
על ממשלת נתניהו הופעל לחץ רב מצד ממשל הנשיא האמריקאי, ברק אובמה, להקפיא את המשך הבנייה בהתנחלויות של הגדה המערבית ולפעול להקמת מדינה פלסטינית. במהלך הנאום של הנשיא אובמה בקהיר ב-4 ביוני 2009, פנה אובמה לעולם הערבי, והצהיר בין היתר כי "ארצות הברית אינה מכירה בלגיטימיות של ההתנחלויות הישראליות הנמשכות. הבנייה הזו מפירה הסכמים קודמים, וחותרת תחת המאמצים להשיג שלום. הגיעה השעה לעצור את ההתנחלויות האלה". ב-14 ביוני, עשרה ימים בלבד לאחר הנאום של אובמה, נשא נתניהו נאום מדיני באוניברסיטת בר-אילן בו פרש את חזונו המדיני בנוגע לסכסוך הישראלי-פלסטיני. במרכז הנאום הביע נתניהו לראשונה, הסכמה עקרונית להקמת מדינה פלסטינית המותנית בפירוזה ובהכרה של הפלסטינים בישראל כמדינת העם היהודי. מ-26 בנובמבר 2009 נכנסה לתוקפה הקפאת הבנייה ביהודה ושומרון לתקופה של 10 חודשים, לאחר שהקבינט המדיני-ביטחוני אישר את הצעת נתניהו בעקבות הלחץ של ממשל אובמה להקפאת הבנייה בהתנחלויות. בספטמבר 2010, הסכים נתניהו להיכנס לשיחות ישירות עם הפלסטינים, אך עם תום תקופת ההקפאה דרשו הפלסטינים תקופת הקפאה נוספת, ולאחר שישראל דחתה דרישה זו הייתה הקפאה של המשא ומתן בין הצדדים.
בתקופת ממשלת נתניהו נמשכה החרפת הבעיות בשני תחומים בולטים ביחסי החוץ של ישראל:
ב-14 ביולי 2011 החלה המחאה החברתית הגדולה בתולדות ישראל נגד מחיר הדיור בארץ, כשהפגנות רבות התרחשו בעיקר בשדרות רוטשילד שבתל אביב וגם בערים נוספות. המפגינים האשימו את הממשלה במחירי המחייה הגבוהים בארץ ודרשו רפורמות כלכליות במשרד האוצר, וחלק מהמפגינים אף דרשו את התפטרות הממשלה בראשות בנימין נתניהו. שיא ההפגנות היה ב-3 בספטמבר, כאשר כ-400,000 אנשים הפגינו ברחבי הארץ. בתגובה הקימה הממשלה את ועדת טרכטנברג.
ב-18 באוקטובר 2011 שב החייל החטוף גלעד שליט לישראל מרצועת עזה במסגרת עסקת חילופי שבויים (עסקת שליט), כשתמורתו שחררה ישראל כאלף אסירים. באותה שנה הפכה מערכת ההגנה האווירית נגד רקטות וטילים "כיפת ברזל" למבצעית ורשמה יירוטי בכורה.
ב-14 בנובמבר 2012 פתח צה"ל במבצע עמוד ענן: גל תקיפות אוויריות של תשתיות טרור שבא תגובה לירי רקטות בימים שקדמו לו. בתחילת המבצע הרג צה"ל את ראש הזרוע הצבאית של חמאס, אחמד ג'עברי, ופגע במשגרי רקטות. בתגובה, חמאס וארגונים נוספים ברצועה שיגרו אלפי רקטות אל יישובים בדרום ישראל. כיפת ברזל יירטה מאות מהן. בקריית מלאכי נהרגו שלושה אזרחים ישראלים מפגיעה ישירה של גראד בבניין. לראשונה שוגרו רקטות פג'ר 5 לגוש דן, ולראשונה מאז מלחמת המפרץ נשמעה אזעקת אמת בתל אביב. ביום השלישי למבצע נשמעה לראשונה אזעקת אמת באזור ירושלים. במבצע נהרגו 4 אזרחים ישראליים ו-2 חיילים, ואילו לפלסטינים נהרגו 120 פעילי טרור ו-57 אזרחים. המבצע הסתיים כעבור 8 ימים בהסכם על הפסקת אש בין ישראל לחמאס שהושג בתיווך ארצות הברית ומצרים.
ב-22 בינואר 2013 נערכו הבחירות לכנסת התשע עשרה. בעקבות הבחירות כוננה ממשלת ישראל השלושים ושלוש, ממשלתו השלישית של בנימין נתניהו. זמן קצר לאחר כינון הממשלה ערך הנשיא האמריקני ברק אובמה ביקור בישראל ובהשפעתו שוחח נתניהו עם ראש ממשלת טורקיה, רג'פ טאיפ ארדואן, התנצל על תוצאות אירועי המשט לעזה, והשניים סיכמו על נורמליזציה והשבת יחסי טורקיה-ישראל לתקנם והחזרת השגרירויות לעבודה.
ב-2013 השלימה ישראל את הקמת גדר הגבול ישראל-מצרים. הגדר צמצמה מאוד את פעילויות הטרור, ההברחה וההסתננות מאפריקה לישראל מאזור חצי האי סיני.
ב-12 ביוני 2014 נחטפו ונרצחו שלושה נערים ישראליים בידי מחבלים פלסטיניים מחמאס. כוחות הביטחון יצאו למבצע שובו אחים לחיפוש וחילוץ הנערים, שגורלם לא נודע, אך כעבור חודש אותרו גופותיהם. במהלך המבצע נעצרו מחבלי חמאס רבים, כולל חלק ממשוחררי עסקת שליט, ותשתית הטרור של חמאס ביהודה ושומרון ספגה מכה קשה. הרוצחים עצמם אותרו על ידי השב"כ ונהרגו בנוהל סיר לחץ.
ב-8 ביולי 2014 פתח צה"ל במבצע צוק איתן ברצועת עזה, לאחר שהפלסטינים בראשות חמאס ירו עשרות ארטילריה רקטות אל עבר ערי ויישובי ישראל. במהלך המבצע ירו ארגוני הטרור בראשות חמאס למעלה מ-4,000 רקטות ופצמ"רים על ישראל, לרבות על עוטף עזה, גוש דן ואף ירושלים. ב-17 ביולי נכנסו כוחות צה"ל לתוך רצועת עזה לתמרון קרקעי שמטרתו השמדת מנהרות הלחימה של רצועת עזה שחדרו לתוך שטח ישראל. כעבור שלושה ימים החל קרב שג'אעיה. התמרון הסתיים ב-5 באוגוסט אחרי שחיל ההנדסה הקרבית השמיד למעלה מ-30 מנהרות, אך הלחימה נמשכה לסירוגין עד ה-26 באוגוסט, אז הוכרזה הפסקת אש ארוכה. במהלך המבצע נהרגו 72 ישראלים: 67 חיילים ו-5 אזרחים. לפלסטינים נהרגו כ-2,200 בני אדם, מהם בין כ-1,000 לכ-1,400 מחבלים, ונפגעו למעלה מ-5,000 מטרות ותשתיות טרור.
ב-17 במרץ 2015 נערכו הבחירות לכנסת העשרים, שהביאו להקמת ממשלת ישראל השלושים וארבע, ממשלתו הרביעית של בנימין נתניהו.