In 2009 leidde hij een VN-onderzoekscommissie inzake mensenrechtenschendingen tijdens Operatie Gegoten Lood (Operation Cast Lead) in de Gazastrook 2008-2009. De bevindingen van de commissie werden neergelegd in het 'Goldstone Report' In dit rapport stond onder meer dat Israël intentioneel burgerdoelen in Gaza beschoot. Dit kwam Goldstone op zware kritiek te staan van zowel Israël als vanuit eigen joodse kring. De joods-Amerikaanse jurist Alan Dershowitz noemde hem een verrader van het Joodse volk. Ook werd hij bij gelegenheid geweerd uit de Zuid-Afrikaanse joodse gemeenschap waartoe hij behoorde. Enkele van de beschuldigingen heeft hij na enige jaren teruggenomen.