伊朗於16日清晨發動飛彈反擊，擊中特拉維夫（Tel Aviv）與海法（Haifa），造成 8 人死亡並摧毀多棟住宅。以色列國防部長卡茲（Israel Katz）對此發出警告，聲稱德黑蘭平民「將因此付出代價」。伊朗稱，國會正研擬提出退出禁止核子擴散條約（Nuclear Non-Proliferation Treaty）的法案，儘管強調仍反對發展大規模毀滅性武器。該提案可能需數週時間通過。
根據路透社報導，外界普遍認為以色列擁有相當規模的核武庫存，但以方從未予以確認，也未明確否認。以色列也是中東唯一尚未簽署禁止核子擴散條約的國家。以軍於 16 日空襲伊朗，聲稱已擊斃 4 名伊朗高階情報軍官，包括伊朗革命衛隊（Revolutionary Guards）情報部門領導人。以色列軍方表示，伊朗發射約 100 枚飛彈中，僅 7 枚落入以國領土。以軍發言人稱，已取得空中優勢，摧毀超過三分之一的伊朗防空飛彈。
伊朗的攻擊造成以色列境內約 100 人受傷，為報復以軍對伊朗核能設施及彈道飛彈基地的空襲。伊朗目前還面臨，自1979年伊斯蘭革命以來國安機制的最大漏洞，主張已逮捕數十名被控與以色列有關的「間諜」與破壞分子。
自以色列於 13 日對伊朗發動歷來最大規模空襲以來，伊朗貨幣已貶值 10% 。七大工業國（G7）領袖會議正在加拿大召開，籠罩在地區衝突升級的陰影下。美國總統川普仍於 15 日表示，美伊核協議仍有恢復可能，但戰事持續至第4日，無緩和跡象。以軍在加薩地區持續的攻勢，不斷地違反停火協議空襲黎巴嫩， 還有對敘利亞發動空襲和掠取戈蘭高地全境，使區域局勢進一步惡化。
空襲
伊朗衛生部指出，至今已有至少 224 人在以色列對伊空襲中死亡，其中高達九成為平民。伊朗官媒報導，西部克爾曼沙（Kermanshah）的 Farabi 醫院與周邊地區遭轟炸，物資損失嚴重。伊朗空襲共造成 24 名以色列平民喪生。以色列緊急救難單位指出，海法目前仍在持續搜救，當地約有 30 人受傷，消防與救援人員已趕赴現場。靠近機場的發電廠因空襲起火。特拉維夫數棟公寓遭飛彈擊中，鄰近美國大使館的建築玻璃被震碎。美方表示，大使館建物僅受輕微損傷，無人傷亡。
空襲當時，特拉維夫居民特特堡（Guydo Tetelbau）表示：「跟往常一樣，我們衝進對街的防空避難所，爆炸力道強大，甚至震開了門。那一刻非常恐怖，這可能是未來的新常態，不過未來是好是壞還不得而知，未知才是最可怕的。」
伊朗飛彈也擊中特拉維夫著名的 Shuk HaCarmel 市場，該處平時人潮洶湧，居民常至此採買蔬果。伊朗革命衛隊聲稱，新型攻擊方式能使以色列防禦系統誤擊自家飛彈，有效突破防線，惟未提供更多細節。
卡茲最後表示：「德黑蘭那位自大的獨裁者，已變成懦弱的平民屠夫，透過攻擊平民來威嚇以色列停止摧毀其戰力。德黑蘭的平民將付出代價。」他也強調，以方並無蓄意針對伊朗平民攻擊的意圖。
