במלחמת ששת הימים נקראה החטיבה חטיבה 80, ופיקד עליה אלוף-משנה (לימים אלוף) דני מט. החטיבה כללה 3 גדודים - גדוד 57 בפיקוד אפרים ברנד, גדוד 65 בפיקוד לוי חופש, וגדוד 98 בפיקוד אלישע שלם. החטיבה גויסה כבר בחודש מאי 1967 ויועדה לשמש כעתודה מטכ"לית. החטיבה סופחה לאוגדת שרון והשתתפה בקרב ההבקעה באום כתף. חיילי החטיבה נחתו ממסוקים בעורף הארטילריה המצרית ופגעו בה אך גם סבלו נפגעים רבים.