Арабское вторжение началось днем 6 октября, когда арабские истребители-бомбардировщики нанесли удары по нескольким десяткам целей. Около двух сотен египетских самолетов пересекли канал и нанесли удар по трем израильским аэродромам, позициям ЗРК «Хок» и радиолокационных станций, при этом широко использовались крылатые ракеты Ту-16.
На Голанских высотах около 60 сирийских самолетов атаковало израильские позиции. Из-за использования элемента внезапности и подхода на низких высотах только один сирийский самолет был потерян.
Десантники, высаженные с борта Ми-8, захватили гору Гермон, являвшуюся важным стратегическим пунктом.
После воздушного налета пять сирийских дивизий численностью 76 тысяч человек при поддержке 1200 танков атаковали две израильские бронетанковые бригады, имевшие только 6 тысяч человек личного состава и 170 танков. Сирийцев также поддерживали 1000 орудий и минометов, в то же время израильтяне располагали 60 безоткатными орудиями.
На Синае потери египтян составили 10 самолетов, сбитых в основном ЗРК «Хок».
Египетская ПВО была значительно усилена за счет поставок из СССР новейших зенитных комплексов.
За первый день конфликта израильтянами было потеряно шесть самолетов: четыре — на Египетском фронте и два — над Голанскими высотами. Погибло четыре члена экипажа. Египетские авторы говорят о 15 сбитых самолетах, и сирийцы претендуют еще на пять. Египетские потери в этот день составили 38 самолетов, а сирийские — четыре.
Второй день был отмечен повышенной активностью израильских пилотов. В ходе налета на египетские аэродромы было сбито пять самолетов ВВС Израиля, и эффективность налета была невелика. Египетские же истребители-бомбардировщики нанесли несколько удачных ударов. Из-за противодействия противника израильтяне потеряли 5 самолетов.
Сирийские и иракские самолеты во второй день конфликта проявили также большую активность, их потери составили около 10 самолетов. По данным сирийцев, их летчики сбили в воздушных боях 12 самолетов противника, в том числе два самолета над Ливаном. Потери израильтян во второй день конфликта были очень велики и, по официальным данным, составили 22 самолета. Египетские же СМИ заявили о 57 сбитых самолетах противника, оценив свои потери в 21 машину.
На третий день боев израильтяне организовали контрнаступление. Сирийцы остановились и начали окапываться. Израильские ВВС выполнили более ста боевых вылетов на прикрытие своих войск, заявили о 20 сбитых самолетах. Израильское командование заявило о 9 потерянных самолетах, среди них было 4 «Фантома». Египтяне заявили о 24 сбитых вражеских самолетах, а по сирийским данным, было сбито еще 10–12 израильских самолетов при потере 19 своих.
Над Синаем произошло несколько крупных воздушных боев. Израильские колонны пытались прорваться к своей группировке, но понесли тяжелые потери от ударов египетских истребителей-бомбардировщиков. К полудню ВВС Израиля совершили около сотни налетов на арабские ЗРК. Батареи «Хоков» и ЗА на Синае и Голанских высотах сбили 8 арабских самолетов.
За четвертый день израильские ВВС и ПВО претендуют на 10 сбитых арабских самолетов над Голанскими высотами. В тот день иракское радио заявило об уничтожении в воздушном пространстве страны израильского самолета.
9 октября египетские танковые подразделения попытались развить предыдущий успех, однако были остановлены атаками израильтян. Израильские самолеты выполнили около 400 боевых вылетов на прикрытие и штурмовку.
К концу четвертого дня войны израильтянам удалось стабилизировать линию фронта на Синае и начать операцию по вытеснению сирийских войск с Голанских высот. Внезапная атака арабов стоила Израилю 1000 убитых и потери 300 танков и бронемашин. ПВО арабов снизила потери от налетов израильских ВВС: только за первые четыре дня было потеряно 50 боевых самолетов и еще 10 было повреждено. Это составляло 20 % всего количества ударных машин.
После того как сирийцы оставили Голанские высоты, лидеры арабских стран в срочном порядке обратились за помощью к СССР. Иракцы перебросили несколько десятков своих боевых самолетов. Израильские потери за 10–12 октября составили 36 самолетов.
Советский Союз начал массированные поставки оружия в этот регион: десятки транспортных самолетов начали перебрасывать сотни тонн оружия и боеприпасов. В ночь на 12 октября произошел и получивший известность рейд израильских коммандос. Когда разведка засекла выдвижение колонны иракских войск и определила направление ее движения, в район ближайшего моста на вертолетах СН-53 была переброшена спецгруппа, которая заминировала мост, при подходе колонны взорвала его и атаковала неприятеля. Разгром колонны был дополнен атакой группы штурмовиков. В то же время сирийские и иракские войска смогли провести несколько контратак, однако израильтяне сохраняли тактическую инициативу и продвигались в глубь Сирии. В течение предыдущих двух дней израильские ВВС совершили двести боевых вылетов, уничтожив 18 арабских самолетов в воздушных боях. Арабские же данные говорят о том, что только за 11 октября на Синае было сбито 23 израильских самолета.
10—13 октября на Синайском фронте сохранялось некоторое затишье: стороны подтягивали резервы. Египетские войска, форсировавшие канал на всем его протяжении (102 мили), в то же время контролировали от 2 до 9 миль в глубину. К этому времени группировка израильских войск составляла примерно 60 тысяч человек при 600 танках.
13 октября большая группа «Фантомов» (почти все истребители-бомбардировщики этого типа, имевшиеся у Израиля, — 70 штук), зайдя с севера, пыталась нанести удар по военным объектам, аэродромам и коммуникациям в долине Нила. «Фантомы» были перехвачены МиГ-21. В воздушном бою за 50 минут сбито 18 Ф-4Е и лишь 4 МиГ-21. Это была крупнейшая победа арабской авиации.
Израильские танки начали наступление и столкнулись с контрнаступлением нескольких египетских танковых частей. На Синае началась огромная танковая битва, невиданная в истории войн со времен Второй мировой войны. В итоге до 220 египетских танков и бронемашин было уничтожено.
С 15 октября США начали массовую поставку вооружений для Израиля. Кроме транспортных самолетов компании Эль Ал широко использовались самолеты С-141 и С-5 ВВС США.
На сирийском фронте израильтяне не только вытеснили арабов с Голанских высот, но и начали активные боевые действия на сирийской территории. Однако, получив достаточно много советского вооружения, сирийские, иорданские и иракские части смогли остановить это продвижение. Хотя основные силы израильских ВВС 16 и 17 октября были сосредоточены на южном фронте, на северном авиации удалось разрушить несколько мостов и нанести определенный ущерб военноморской базе ВМФ Сирии Латакия. 18 октября все наличные силы ВВС были переброшены на Синай, и боевых действий в воздухе над Голанским высотами практически не было.
Только 21 октября израильтянам удалось отбить позиции на горе Гермон. Воспользовавшись налетом штурмовиков, израильтяне выбросили десант с борта вертолета СН-53. Сирийцы, не собираясь терять столь ценную позицию, начали переброску подкреплений под прикрытием истребителей, что стоило им трех сбитых МиГ-21. Израильские атаки продолжились и ночью, что позволило утром 22-го числа удерживать позиции на горе Гермон. В тот же день сирийская авиация нанесла несколько ударов по израильской позиции, но успеха не имела.
23 октября израильтяне претендуют на 9 сбитых арабских самолетов. Арабы признают потерю трех. Соглашение по прекращению огня начало действовать вечером 23 октября.
На Синае боевые действия продолжались. Израильские войска постоянно расширяли зону присутствия, а авиация смогла действовать в интересах своих войск, используя захваченный аэродром Файид. Утром 22 октября представители ООН предложили враждующим сторонам перемирие. В этот день ВВС выполнили всего 500 боевых вылетов на штурмовку и патрулирование. Начиная с 16 октября наземные силы совместно с авиацией практически уничтожили египетскую противовоздушную оборону в этом районе. Если армия расстреливала позиция ЗРК с танков и артиллерии, самолеты использовали бомбы и управляемые ракеты.
22 октября, несмотря на вступившее формально в силу перемирие, артиллерийские перестрелки по всему фронту продолжались. Вечером 24 числа израильтяне начали операцию по взятию города Суэц, однако вступившее вскоре второе перемирие помешало осуществить начатое. ВВС Израиля в последние дни конфликта выполнили около 600 боевых вылетов, сбив 20 египетских самолетов, перевезя сотни тонн аммуниции наступающим подразделениям на западном берегу Суэцкого канала. 24 октября 1973 года Йомкипурская война окончилась.
Несмотря на то что Израиль подвергся внезапной атаке со стороны сразу нескольких государств, евреи в очередной раз не только выдержали, но и смогли контратаковать. Стоит сказать, что данные о потерях сторон весьма разнятся. Израильтяне заявили, что за 19 дней напряженных боевых действий они потеряли 2812 человек убитыми и 7500 ранеными, 103 самолета, 6 вертолетов, один корабль и более 400 танков и 500 бронемашин, претендуя на уничтожение более чем 1200 самолетов и вертолетов. Арабские же источники говорят о 410 сбитых израильских самолетах и вертолетах. Свои потери оцениваются арабами более чем в 8 тысяч убитых и 19 тысяч раненых, потери в технике составляют около 2 тысяч танков, 1000 бронемашин, 500 артиллерийских орудий, 392 самолета, 55 вертолетов и 16 военных судов.
Коэффициент достоверности воздушных побед в Йом-кипурской войне примерно одинаков для сторон и составляет около 0,25. То есть на один сбитый самолет противника неприятельские летчики записывали себе 4 победы.
Несмотря на перемирие, стороны продолжали удерживать позиции, захваченные в ходе войны. Продолжались кратковременные артиллерийские обстрелы и авиационные налеты. Так, 6 декабря 1973 года в результате воздушного боя был сбит один Миг-21 ВВС Египта. Такие столкновения продолжались до 18 января 1974 года, когда между Израилем и Египтом было подписано соглашение, согласно которому стороны признавали довоенные границы.