עוד לפני שחרורו מצה"ל נרשם נתניהו ללימודי פיזיקה באוניברסיטת הרווארד בארצות הברית והתקבל. הוא השתחרר בינואר 1967 והמתין לתחילת שנת הלימודים בסתיו, אך במהלך תקופת ההמתנה שלפני מלחמת ששת הימים גויס לשירות מילואים. במלחמת ששת הימים נלחם נתניהו במסגרת חטיבה 80, חטיבת צנחנים במילואים, בקרב אום-כתף שבסיני. לאחר קרב זה הועבר הגדוד לרמת הגולן לצורך תגבור הכוחות הלוחמים. נתניהו נפצע בקרב על דרבשיה בשעה שניסה לעזור לחייל פצוע ונותר מוגבל בתנועה במרפקו.