תוכנית החלוקה
יישום התוכנית

האו"ם הקים לצורך הוצאתה לפועל של תוכנית החלוקה ועדה מיוחדת – "ועדת ארץ ישראל" (באנגלית: United Nations Palestine Comission, UNPC). יו"ר הוועדה היה קרל ליסיצקי מצ'כוסלובקיה ומזכיר הוועדה היה איש האו"ם האמריקאי ראלף באנץ'. הוועדה אמורה הייתה להגיע לארץ ישראל אולם הבריטים מנעו את הגעתה והיא פעלה מניו יורק. ההיסטוריון אלעד בן-דרור חשף שורה של רעיונות מקוריים אותם ניסתה הוועדה לקדם כדי לממש לפחות באופן חלקי את יישום תוכנית החלוקה. בן דרור חשף גם עבודת מטה של אנשי מזכירות האו"ם שמשלב מוקדם מאוד (עוד לפני 29 בנובמבר) העריכה כי מדינה ערבית לא תקום וכי על ועדת ארץ ישראל להתאמץ להבטיח את הקמת המדינה היהודית ושרידותה אל מול האלימות הערבית הצפויה. "ועדת ארץ ישראל" פורקה משפלשו מדינות ערב לתחומי ארץ ישראל והמדינה היהודית, האו"ם נוכח בכשלונו לפתור את בעיית ארץ ישראל, והשיק את יוזמת התיווך בין הצדדים בהובלתו של פולקה ברנדוט. החלטת החלוקה לא הופיעה בכתב הסמכות של ברנדוט אם כי לא בוטלה רשמית.
תוכנית החלוקה לא יושמה במלואה, אם כי בעקבותיה הסתיימה השליטה הבריטית על ארץ ישראל והוקמה מדינת ישראל, שזכתה להכרה בין-לאומית נרחבת. הסיבות לאי-יישומה המלא מורכבות, אך גורמים מרכזיים היו דחייתה על ידי ערביי ארץ ישראל ומדינות ערב (הליגה הערבית) שפתחו במלחמה כדי לסכל את יישומה, היעדר רצון מצד בריטניה או מעצמה אחרת לפעול (בכוח) ליישומה ונחרצות היישוב היהודי ומדינת ישראל בקרבות מלחמת העצמאות (החל מתוכנית ד') שלא להצמד לקווים שהתוותה התוכנית ולא לוותר על הישגיה הטריטוריאליים בשדה המערכה בשלביה המתקדמים ובהסכמי שביתת הנשק בתום מלחמת העצמאות. מדינות ערב ובמיוחד ממלכת עבר הירדן לא היו מעוניינות בהקמת מדינה ערבית עצמאית בארץ ישראל המערבית.
כחלק מיישום תוכנית החלוקה הייתה גם תוכנית האו"ם להקים מיליציה יהודית חמושה שגם היא לא מומשה בשטח.
עם הסלמת מלחמת העצמאות הוקפאה תוכנית האו"ם למעשה. ניסיונות להחיותה ולהכניס בה תיקונים לפני סיומו הרשמי של המנדט כשלו. ערב סיום המנדט הבריטי יזם דוד בן-גוריון הכרזה על הקמת מדינה יהודית, ויוזמתו התקבלה במנהלת העם של היישוב העברי. אישור יוזמת בן-גוריון בא לאחר מסע של משה שרת שבו ניסה לשכנע מנהיגים בעולם, בפרט את ראשי הממשל בארצות הברית, לתמוך בהכרזה על מדינה יהודית, בלא התחשבות בלוח הזמנים שנקבע בתוכנית החלוקה. שרת קיבל תשובות מעורפלות, אולם בן-גוריון הצליח לשכנע את מנהלת העם בחיוניות ההכרזה ללא קביעת הגבולות. שעות ספורות לפני תום המנדט הוכרזה מדינת ישראל. בהכרזה על הקמת המדינה הוזכרה החלטת החלוקה של האו"ם כאישור מחודש להכרה הבין-לאומית בזכות המוסרית וההיסטורית של העם היהודי להקמת המדינה במולדתו ההיסטורית ארץ ישראל, זכות שהוכרה לראשונה על ידי המשפט הבין-לאומי הפומבי בהצהרת בלפור, מנדט חבר הלאומים וסעיף 80 פרק 12 למגילת האומות המאוחדות. שתי המעצמות, ארצות הברית וברית המועצות, הכירו במדינה מיד.
לאחר תום מלחמת העצמאות התקבלו באו"ם החלטות שקראו ליישום חלקים מסוימים מתוכנית החלוקה, בפרט החלטה 303 של העצרת הכללית של האו"ם העוסק בבנאום ירושלים, אולם גם ההחלטות האלה לא התממשו. ב־1950 הודיעה ירדן על סיפוח שטחי הגדה המערבית שנותרו בשליטתה בסיום המלחמה והיו מיועדים עבור המדינה הערבית. הצעד התקבל בהתנגדות מצד רוב מדינות העולם והליגה הערבית.
מבחינה דמוגרפית חלו שינויים מפליגים בעקבות מלחמת העצמאות. בתום המלחמה היו בגבולות מדינת ישראל כ-150,000 ערבים, שלפני המלחמה היו כ-900,000 ערבים בשטח שבו קמה מדינת ישראל, מאות אלפי ערבים נוספים הפכו לפליטים בעיקר במדינת ירדן, ואילו בשטחי ארץ ישראל המנדטורית שהיו בשלטון ערבי לא נותרו כלל יהודים. בתום המלחמה נותרו בידי ישראל כ־78% משטחי המנדט.
בוועידה באלג'יר ב-1988 הצהיר אש"ף על הקמת מדינה פלסטינית, ובהצהרה מוזכרת החלטת החלוקה.