Před svou vesmírnou misí byl Ramon bojovým pilotem izraelského letectva a dosáhl hodnosti plukovníka. Během více než dvacetileté kariéry bojoval v jomkipurské i první libanonské válce. V roce 1981 se zúčastnil operace Opera, při níž byl zničen irácký jaderný reaktor Osirak poblíž Bagdádu. Během své kariéry u letectva létal na řadě různých strojů a nalétal přes 4000 letových hodin. Od roku 1990 zastával velitelské funkce; zprvu velitele eskadry, později velitele Operačního oddělení pro vývoj a nákup zbraní.