エンテベ空港奇襲作戦
しかしシモン・ペレス国防相は、同時に軍事的手段の実行による解決を模索し、イスラエル国防軍に作戦の検討を指示した。
ただちにイスラエル国防軍は後述のようにエンテベ国際空港の構造やウガンダ軍の配置状況を調べるとともに、解放された人質からテロリストの配置状況の情報収集を行うなど、軍事的手段による人質解放作戦の実施を検討し、それらを元にした綿密な立案の下に、ペレス国防相に対して「軍事的手段の行使による人質の解放が可能である」との報告を出した。
これを受けてラビン首相は軍事的手段による人質解放作戦「オペレーション・サンダーボール(サンダーボルト作戦)」の実施を決意し、イスラエル国防軍の派遣を決定した。なお、事件後に公開された多くの文献が、ペレス国防相を除く当時のイスラエルの内閣は軍事的手段の成功に見込みを持っておらず、パレスチナ人テロリストの釈放準備を整えていたことを示している。
人質の多くが生還したものの、イスラエル国防軍の攻撃時に先立ち、イスラエル人の人質ドーラ・ブロッホ(75歳)が呼吸困難のためカンパラ市内の病院に収容されていたが、イスラエル国防軍はそのことを事前に知らなかったために病院に取り残されてしまった。その後イスラエル政府は様々な交渉ルートを通じてアミン大統領にブロッホの解放に向けた交渉を呼びかけたが、事件に激怒したアミン大統領はイスラエルからの交渉を無視し続けた。アミンに追放されたイギリスの高等弁務官が、7月初めに病院でブロッホと面会し、買い物のため外出した後で面会を拒否されたと報告した。ブロッホはイギリス国籍も保持していたため、アミンの対応に反発したイギリスはウガンダと断交した(アミン失脚後の1979年に国交回復)。
1987年4月にウガンダのヘンリー・キエンバ厚生大臣(当時)は「ドーラ・ブロッホがアミン大統領の命令を受けた2人のウガンダ軍将校によって病院のベッドから引きずり出され殺害された」とウガンダの人権委員会に訴えた。なおブロッホが病院から連れ去られる際に、看護婦と警備員がウガンダ軍将校に抗議したが無視された。その後ブロッホは射殺され、ウガンダの諜報機関のナンバープレートが付いた車両のトランクへ投げ込まれた。その後、ブロッホの遺体はタンザニアとウガンダの紛争でアミン政権が打倒された1979年にカンパラの東32キロにある砂糖のプランテーションで発見され、イスラエルへ返還された。
また、アミン大統領はケニアが事件の際にイスラエルに協力したとして、ウガンダ在住の数百人のケニア人の殺害を命じている。
また、1号機がエンテベ国際空港に到着したのとほぼ同時に、人質解放に備えて医療施設を備えたイスラエル空軍のボーイング707輸送機2機が隣国のケニア、ナイロビのジョモ・ケニヤッタ国際空港に着陸した。
エンテベ国際空港に着陸したロッキードC-130輸送機の1号機の機内には、ウガンダ軍の護衛車両を装ったランドローバーを伴った黒いメルセデス・ベンツ600が持ち込まれ、アミン大統領もしくは他の高官が側近と共に乗り込んでいるように偽装され、着陸後にエンテベ国際空港の旧ターミナルに向かって運転された。なお、このメルセデス・ベンツ600はイスラエルの民間人が所有する車で、襲撃に使用するためアミン大統領の専用車と同じ黒に塗装された。所有者は後日元の白に戻して返却される条件を了承して車を軍に貸し出した。
ロッキードC-130輸送機(同型機)
メルセデス・ベンツ600(同型車)
ランドローバー(同型車)