13日凌晨，以色列對伊朗發動大規模突襲，包括伊斯法罕（Isfahan）、大不里士（Tabriz）與德黑蘭等至少15個地點遭空襲，雷達與防空設施遭到摧毀，飛彈基地與位於納坦茲（Natanz）的核濃縮設施重創。多位不具名的伊朗高層官員與革命衛隊成員向《紐約時報》透露，伊朗原本預期美伊核談將於週日在阿曼重啟，並未料到以色列會提前發動攻擊。
一名官員坦承：「我們誤判了以色列的意圖，把警告當作心理戰。」郵務誤判情勢，導致早先擬定的防衛措施未能啟動。結果導致革命衛隊航太部門指揮官哈吉札德（Gen. Amir Ali Hajizadeh）與其幕僚在德黑蘭軍事基地召開緊急會議時遭襲身亡，還打亂伊朗軍方指揮鏈。部分官員在私下簡訊中憤怒質問：「我們的防空去哪了？為何以色列可以輕易殺害我們最高指揮官？」
伊朗最高領袖哈米尼（Ayatollah Ali Khamenei）已撤離至隱蔽地點並透過電視演說表示，以色列「已向伊朗宣戰」，並誓言「復仇與懲罰」。14日凌晨，伊朗軍方向特拉維夫與耶路撒冷發射約100枚飛彈，造成1人死亡、20餘人受傷。原計劃發射上千枚飛彈癱瘓以色列防空，但因以方突襲導致飛彈無法迅速部署，只能有限度報復。
伊朗國家最高安全會議於13日清晨召開緊急會議，會中哈米尼表示希望「復仇但不倉促行動」。然而，會議中出現分歧：部分官員擔心若與以色列進入全面戰爭，將導致美國介入與民生基礎設施被毀，最終引發國內抗議甚至動亂。
根據國際危機組織伊朗事務主任瓦伊茲（Ali Vaez）分析，哈米尼如今處於權力生涯關鍵轉捩點，「升高衝突恐引來毀滅性反擊，不升高則恐內外交困、政權不保。」
德黑蘭市民在突襲後陷入混亂，不少人前往加油站與超市搶購生活物資，也有家庭選擇在公園過夜以避開住宅遭襲風險。一名居民表示：「我們身處戰爭之中，這點已經無庸置疑。」
