Pada 1 Julai tempoh akhir yang ditetapkan, kerajaan Israel telah menawarkan rundingan bagi melanjutkan lagi tempoh akhir kepada 4 Julai. Pada 3 Julai, Kabinet Israel meluluskan misi penyelamatan, Operasi Entebbe, dibawah pimpinan Brigadier Jeneral Dan Shomron. Selapas beberapa hari mengumpulkan perisik dan membuat rancangan oleh timbalan Netanyahu iaitu Moshe "Muki" Betser, 4 pesawat pengangkut C-130 Hercules milik Tentera Udara Israel terbang secara rahsia ke Lapangan Terbang Entebbe , dilindungi oleh kegelapan malam , dan tanpa bantuan kawalan darat. Mereka dituruti oleh sebuat jet tentera udara yang membawa kelengkapan perubatan. Pasukan ini kemudian mendarat di Lapangan Terbang Antarabangsa Jomo Kenyatta di Nairobi, Kenya.

Serangan ke atas lapangan terbang Entebbe, di mana tebusan ditempatkan , dilakukan oleh sekumpulan 29 orang tentera Pasukan Pertahanan Israel [3] dan anggota elit Sayeret Matkal, sebuah komando unit gerakan khas.

Tentera Israel telah mendarat di Entebbe sejam sebelum tengah malam, dengan pintu penyimpanan kargo sedia terbuka. Sebuah kereta Mercedes berwarna hitam dan disertai oleh beberapa buah Land Rover telah dibawa bersama untuk memberikan tanggapan bahawa askar Israel yang memandu daripada kapal terbang yang telah mendarat di banggunan terminal merupakan pengiring untuk Idi Amin atau pegawai peringkat atasan. Kereta Mercedes tersebut telah dipinjam dari seorang rakyat Israel dan dicat menggunakan semburan agar kelihatan hitam untuk kegunaan serangan, dengan persefahaman bahawa ia akan dipulangkan kepada pemiliknya dalam keadaan warna asal.

Mecedes dan kenderaan pengiring dipandu laju oleh anggota tentera Israel menyerbu terminal lapangan terbang dengan cara sama yang dilakukan oleh Amin. Akan tetapi , semasa dalam perjalanan, dua orang pengawal Uganda yang mengetahui bahawa Idi Amin baru membeli sebuah Mercedes putih untuk menggantikan Mercedes hitam miliknya dahulu, telah mengarahkan agar kenderaan tersebut berhenti . Kedua-dua pengawal tersebut telah ditembak mati oleh komando Israel. Bimbang bakal mencetuskan kewaspadaan terhadap pihak penculik , pasukan serangan Israel bergegas masuk untuk menjalankan serangan.

Para tebusan berada dewan utama banggunan lapangan terbang, betul-betul bersebelahan ruang legar. Askar Israel meloncat dari kenderaan mereka dan terus menyerbu masuk terminal sambil menjerit, "Baring!Baring!" dalam bahasa Hebrew dan Inggeris. Seorang pemuda Perancis berbangsa Yahudi berumur 19 tahun Jean-Jacques Maimoni (yang memilih untuk memperkenalkan dirinya sebagai seorang Yahudi Israel walaupun dia memiliki pasport Perancis), kemudian bangun, namun dia telah dibunuh oleh komando Israel yang tersalah anggap bahawa dia merupakan penculik. Tebusan yang lain, Pasko Cohen, seorang pengurus dana insuran perubatan yang berusia 52 tahun, turut cedera dan mati disebabkan tembakan samada dari penculik atau komando Israel. Tebusan ketiga beruisa 56 tahun, seorang Yahudi Rusia, Ida Borochovitch yang telah berpindah ke Israel ,turut terbunuh dalam pertempuran antara penculik dan komando Israel. [4] Pada satu ketika, seorang komando Israel melaung dalam bahasa Hebrew. "Di mana yang lain?" Dia ketika itu merujuk kepada penculik. Para tebusan menunjukkan ke arah pintu yang menghubungkan dengan dewan utama lapangan terbang. Tentera Israel kemudian melontarkan beberapa butir bom tangan. Mereka kemudian memasuki dewan tersebut dan menembak mati baki 3 orang penculik, sekaligus menyudahkan serangan mereka.

Dalam pada itu , tiga buah C-130 Hercules telah mendarat dan menurunkan beberapa buah kereta perisai, yang akan digunakan untuk mempertahankan pesawat semasa untuk mengisi minyak yang dijangka akan mengambil masa selama sejam. Ia juga akan digunakan bagi memusnahkan pesawat pejuang Uganda yang berada di darat bagi mengelakkan ia digunakan untuk mengejar askar Israel selepas daripada berlepas dari Lapangan terbang Entebbe dan untuk mengumpulkan perisik.

Selepas dari serangan , pasukan serangan Israel kembali ke pesawat C-130 dan mula memindahkan tebusan ke dalam pesawat. Tentera Uganda melepaskan tembakan kepada mereka semasa proses pemindahan dijalankan. Tanpa mengalami kecederaan dari pihak sendiri komando Israel membalas tembakan, menyudahkan pemindahan dan berlepas dari Lapangan Terbang Entebbe.

Keseluruhan serangan mengambil masa kurang dari 30 minit dan seluruh 6 penculik telah dibunuh. Yonatan Netanyahu merupakan satu-satunya komando Israel mati semasa operasi. Dia terbunuh berdekatan dengan pintu masuk lapangan terbang disebabkan oleh tembakan daripada seorang penembak tepat Uganda yang berada di menara kawalan berdekatan. Sekurang-kurangnya lima lagi komando Israel mengalami kecederaan. Dari 103 orang tebusan hanya tiga orang yang terbunuh dan lebih kurang 10 yang lain tercedera. Sejumlah 45 tentera Uganda terbunuh semasa serbuan dan lebih kurang 11 buah MiG-17 Tentera Udara Uganda yang berada di darat dimusnahkan di Lapangan Terbang Entebbe. Tebusan yang terselamat diterbangkan tidak lama kemudian melalui Nairobi ke Israel.

Dora Bloch, seorang tebusan berusia 75 tahun yang sedang pulih dari episod menakutkan, mati di hospital Mulago di Kampala selepas serbuan Israel. Pada April 1987, Henry Kyemba, yang merupakan Jeneral Pendakwaraya dan Menteri Keadilan Uganda pada masa itu memberitahu Suruhanjaya Hak Asasi Manusia Uganda bahawa Dora Bloch telah ditarik dari katil hospitalnya dan dibunuh oleh dua orang pegawai tentera, di atas arahan Amin. Jasad Bloch ditemui berdekatan dengan kawasan penanaman gula 32 km (20 batu) ke arah timur Kampala pada 1979, selepas perang Uganda-Tanzania yang membawa kepada tamatnya pemerintahan Amin.