叙利亚当地时间1月21日凌晨，以色列先后出动了10多架F-15I和F-16I等战斗机，分三次对叙利亚南部以及大马士革附近的目标实施了空袭，但是以色列战机并没有进入叙利亚领空，而是在黎巴嫩和以色列北部上空发射的导弹。此次以色列战机空袭的目标，多为伊朗圣城旅在叙利亚的目标，其中包括弹药库、指挥所、训练营和情报中心等，另外以色列战机在发动空袭时，也曾警告叙利亚政府军不要阻止。
对于以色列战机的大规模空袭，叙防空部队不顾以色列的警告，也立即进行了反击，出动铠甲-S1和萨姆-11等俄制防空系统，对以色列战机发射的空对地导弹和GBU-39小直径炸弹进行了拦截，甚至叙军也发射了多枚S-200防空导弹，对以色列空袭的战机进行了攻击。据悉以色列战机前后共发射了至少30多枚空对地导弹和GBU-39小直径炸弹，其中有70%以上的导弹或者制导炸弹被叙利亚的防空导弹击落，但仍有不少导弹精确命中了目标。
由于叙利亚防空部队拦截以色列战机发射的空对地导弹，并动用S-200防空导弹攻击以色列战机，因此，以色列战机也对叙利亚的多个防空阵地进行了空袭。事后根据以色列军方发布的视频显示，以色列战机在空袭叙利亚防空阵地的行动中，至少击毁了叙军2辆铠甲-S1防空系统，并造成叙利亚士兵4死6伤。另外以色列战机也摧毁了多个伊朗在叙目标，但伊朗方面装备和人员的具体损失，叙利亚方面并没有公布。
在以色列空袭叙利亚境内伊朗目标结束后，伊朗空军司令发表评论称，伊朗已经为与以色列的决战做好了准备, 这场战斗将导致以色列的灭亡。实际上在过去两年多的时间里，以色列对叙利亚境内目标发动了至少200次以上的空袭，其中大部分空袭的为伊朗在叙利亚的目标，而以色列战机的频频空袭，也给伊朗造成了大量人员和装备的损失，但伊朗为了避免进一步刺激以色列，也很少会对以色列进行报复，而对于以色列战机的大规模空袭，伊朗在多数情况下都选择了吃哑巴亏。
