当地时间6月13日凌晨，以色列“先发制人”发动空袭行动，打击伊朗境内数十个与核计划和其他军事设施相关的设施目标。以军共出动了200架战斗机，投掷超过330种弹药。以色列官员透露，间谍机构摩萨德（Mossad）发挥了关键作用：在攻击前将无人机和其他武器偷运到伊朗，从内部发动“先发制人”的攻击；摩萨德特工在德黑兰附近建立了一个发射自杀式无人机的基地，这些无人机在13日凌晨启动，并瞄准打击了伊朗的地对地导弹发射器；摩萨德还负责通过车辆将精确制导武器偷运到伊朗中部，并在伊朗中部防空基地附近部署了精确制导导弹。这些打击系统摧毁了伊朗的防空系统，使以色列获得了对伊朗的制空权。另外，摩萨德用计诱骗伊朗空军领导人开会，并促使他们“保持会面”，使得这次“斩首行动”比预期更成功，包括伊朗伊斯兰革命卫队总司令萨拉米(Hossein Salami)、武装部队总参谋长巴盖里(Mohammad Bagheri)、伊斯兰革命卫队航空航天部队司令阿米尔-阿里·哈吉扎德(Amir Ali Hajizadeh)都在此次袭击中丧生。同样遇袭的还有伊朗最高领袖哈梅内伊的政治顾问、伊朗国家最高安全委员会前秘书阿里·沙姆哈尼(Ali Shamkhani)，有消息人士称，共计至少20名伊朗高级指挥官在13日的空袭中丧生。此外，伊朗方面初步统计显示，还有6名伊朗核科学家在空袭中身亡，包括伊朗原子能组织核安全部门高级专家德黑兰奇和伊朗核物理学家、前原子能组织主席达瓦尼(Fereidoun Abbasi-Davani)。
左起依次为： 萨拉米、沙姆哈尼和巴盖里 CNN制图
以色列称，伊朗拥有足够的浓缩铀，可在数日内制造出数枚炸弹，因此需要针对这一“迫在眉睫的威胁”采取“先发制人”的行动，而此轮行动可能持续数天。美国总统特朗普则在接受采访时称以色列对伊朗的袭击“非常出色”，并警告称，未来还会有更多袭击。不过他强调“伊朗仍有时间”就终止其可能被用于制造武器的核活动达成协议。
截止到目前，色列在伊朗德黑兰发动的袭击已造成329人受伤，78人死亡。而袭击发生后，伊朗总统佩泽希齐扬发表讲话，称以色列对伊朗的残酷行径违背了所有国际义务，伊朗不会在这一罪行面前保持沉默，将通过合法和有力的回应，使敌人后悔自己的“愚蠢行为”。 伊朗外长阿拉格齐就以方发起空袭一事致信联合国，称以色列的袭击行动等同于对伊朗“宣战”，要求安理会尽速召开会议。而在首都德黑兰市等多个城市爆发大规模示威活动，示威人群高呼反美和反以色列的口号，要求政府采取报复行动。