Op 7 juni 1981, nog geen anderhalf jaar nadat de eerste toestellen in ontvangst waren genomen, zette Israël de F-16 voor het eerst in bij een militaire operatie. Hiermee was het land ook wereldwijd de eerste die de F-16 bij gevechtshandelingen inzette. Het doel van "Operatie Opera" of "Operatie Babylon" zoals de missie genoemd werd, was het vernietigen van een Iraakse kernreactor genaamd Osirak die bij Bagdad gebouwd werd. Vanuit militair oogpunt verliep de missie succesvol: de reactor werd uitgeschakeld en de 8 F-16's en 6 F-15's keerden heelhuids terug. Als gevolg van de politieke veroordeling van de missie moest Israël wel langer wachten op de nog te leveren toestellen. Israël gebruikte de F-16 daarna nog veelvuldig. Zo was de F-16 in de Libanese oorlog van 1982 volgens de Israëlische luchtmacht verantwoordelijk voor 44 van de 92 neergehaalde vijandelijke vliegtuigen.