Presiden Gamal Abdel Nasser dari Mesir meninggal dunia pada bulan September 1970 dan digantikan oleh Anwar Sadat yang dianggap lebih sederhana dan pragmatik berbanding Nasser. Bagaimanapun, bagi mengimbangi ancaman dalaman kepada kuasanya dan memperkukuh imejnya di kalangan dunia Arab, Sadat bertekad untuk melawan Israel dan memenangi kembali kawasan yang hilang pada tahun 1967. Rancangan menyerang Israel bersama dengan Syria dirujuk sebagai Operasi Badr (bahasa Arab: operasi "bulan penuh").

Mesir dan Syria cuba mendapatkan kembali kawasan di bawah penjajahan Israel dengan kekerasan. Tentera mereka bersama-sama melancarkan serangan mengejut pada hari perayaan Yahudi Yom Kippur — tentera Syria menyerang kubu di Dataran Tinggi Golan, manakala tentera Mesir menyerang kubu sekitar Terusan Suez dan Semenanjung Sinai — dan menyebabkan kemusnahan teruk pada tentera Israel. Bagaimanapun, selepas tiga minggu berperang dan selepas dibekalkan persenjataan oleh tentera udara Amerika Syarikat, Pasukan Pertahanan Israel (IDF) mengundurkan tentera Arab melebihi sempadan asal.

Semasa peperangan, Briged Berperisai Barak memainkan peranan yang penting untuk mempertahankan sempadan Israel daripada serangan Syria di selatan Dataran Tinggi Golan. 112 orang askar terbunuh ketika bertempur di situ. Tentera udara Mesir dan Syria bersama dengan sistem pertahanan udara mereka menembak jatuh 114 buah kapal terbang Israel semasa pertempuran.

Menurut perangkaan Israel, 2,688 orang petugas Israel terbunuh dalam pertempuran tersebut dan ribuan lagi (dianggarkan antara 5,000 - 10,000) tercedera. 295 orang askar Israel menyerah atau ditawan oleh tentera Arab (231 oleh Mesir, 62 oleh Syria, dan 2 di Lebanon) manakala 8,783 orang askar Arab ditawan oleh tentera Israel (8,372 oleh Mesir, 392 oleh Syria, 13 di Iraq, dan 6 di Maghribi). Kedua-dua pihak itu bertukar-tukar orang tawanan pada pertengahan tahun 1974.

Pada 22 Oktober 1974, perjanjian damai diisytiharkan, akan tetapi kepercayaan orang awam Israel telah tergugat kerana Israel jelas tidak tersedia untuk serangan mengejut dan gagal mematahkannya dengan pantas. Ketidaksediaan negara disalahkan pada Menteri Pertahanan Moshe Dayan, dengan orang awam yang marah menuntut beliau meletakkan jawatan. Presiden Mahkamah Agung menubuhkan sebuah suruhanjaya untuk menyiasat prestasi jeneralnya semasa berperang, dengan suruhanjaya tersebut kemudian mencadangkan peletakan jawatan Ketua Turus, tetapi tidak membuat sebarang ulasan tentang Moshe Dayan. Walaupun demikian, akhbar dan orang awam masih menyalahkannya. Setelah menghadiri upacara pengebumian askar-askar yang terkorban dan menghadapi keluarga-keluarga yang berkabung yang menggelarnya pembunuh anak mereka, Moshe Dayan menyerahkan surat peletakan jawatannya kepada Golda Meir pada tahun yang akhir tahun 1974.

Di Mesir dan Syria, Perang Yom Kippur dilihatkan sebagai separuh menang. Garis Bar Lev yang "tidak dapat ditawan" telah ditempuh, pasukan tentera udara Israel mengalami kerugian teruk, dan mitos keunggulan tentera Israel telah dihancurkan di Sinai dan Dataran Tinggi Golan. Akibat campur tangan Henry Kissinger, Setiausaha Negara Amerika Syarikat, Israel terpaksa melepaskan sebahagian takluknya kepada Syria dan Mesir melalui beberapa perjanjian "pengunduran", walaupun keamanan menyeluruh yang dibayangkan oleh gabungan Soviet-Amerika yang menganjurkan Persidangan Keamanan Timur Tengah tidak berlaku.