כשלוש שעות בלבד לאחר כניסתה לתוקף של הפסקת האש שנקבעה בהבנות מדיניות רגישות בתיווך אמריקני, איראן הפרה את ההסכם בירי טילים לעבר שטח ישראל - זאת למרות התחייבות פומבית להימנע מצעדים צבאיים. שני הטילים, ששוגרו לעבר צפון הארץ, יורטו בהצלחה על ידי מערכות ההגנה האווירית של צה"ל, אך המעשה עצמו נתפס בירושלים כהפרה בוטה ומכוונת של ההסכמות שהובילו להפסקת המבצע הצבאי בעומק איראן. בישראל מדגישים כי מדובר בצעד חמור שמערער את עצם האפשרות להשגת יציבות אזורית, במיוחד לאור העובדה שהירי בוצע זמן קצר לאחר שממשלת ישראל הכריזה כי כל יעדיה המבצעיים הושגו, ושיתפה פעולה עם יוזמת הפסקת האש. בעקבות זאת, שר הביטחון ישראל כ"ץ הורה על חידוש התקיפות בעוצמה בלב טהרן, נגד מטרות השלטון ותשתיות הטרור האיראניות.
"הנחיתי את צה"ל להגיב בעוצמה על הפרת הפסקת האש על ידי איראן בתקיפות עצימות נגד מטרות משטר בלב טהרן", מסר כ"ץ. לדבריו, "נוכח הפרה מוחלטת של הפסקת האש שהוכרזה על ידי נשיא ארה"ב, ובהתאם למדיניות ממשלת ישראל כפי שנקבעה - הנחיתי את צה"ל, בתיאום עם ראש הממשלה, להמשיך את הפעילות העצימה לתקיפה בטהרן לסיכול מטרות משטר ותשתיות טרור".
עם זאת, המועצה העליונה לביטחון לאומי של איראן טוענת ש"הניצחון" של טהראן "אילץ את ישראל להסכם באופן חד-צדדי לתבוסה ולעצור את התוקפנות", והוסיפה שאיראן "לא סומכת על מילותיהם של האויבים ותשמור את האצבע על ההדק כדי להגיב לכל סוג של תוקפנות עתידית". הרמטכ"ל, רב-אלוף אייל זמיר, מסר בהערכת מצב כי "לאור הפרת הפסקת האש החמורה שבוצעה ע"י המשטר האיראני. נתקוף בעוצמה".
הפסקת האש בין ישראל לאיראן נכנסה לתוקפה הבוקר (שלישי) בשעה 07:00, לאחר שממשלת ישראל הודיעה כי כל יעדי מבצע "עם כלביא" הושגו. מאחורי השגת ההבנות עמדה מעורבות אינטנסיבית של הממשל האמריקני, שהוביל למהלך להסדרה זמנית בתמורה להפסקת הירי ולסיום המבצע האווירי הישראלי.
אולם, עוד לפני כניסת הפסקת האש לתוקפה, בשעות הבוקר המוקדמות, נורו שישה מטחי טילים לעבר שטח ישראל. אחד מהם פגע פגיעה ישירה בבניין מגורים בבאר שבע. מד"א אישר את מותם של ארבעה אזרחים, ו-26 פצועים פונו לבית החולים סורוקה - שניים מהם במצב בינוני והיתר במצב קל. מתחקיר ראשוני של פיקוד העורף עולה כי כל ארבעת ההרוגים שהו בממ"דים בשתי דירות סמוכות בבניין בן שבע קומות, אך נהרגו כתוצאה מפגיעה ישירה שחדרה את חדרי הביטחון. המשטרה ממשיכה בסריקות לאיתור נעדרים נוספים.
במערכת הפוליטית בארץ נשמעות קריאות חד-משמעיות לתגובה מיידית. שר האוצר בצלאל סמוטריץ' הצהיר כי "טהרן תרעד". יו"ר ישראל ביתנו, אביגדור ליברמן, התריע: "שלוש וחצי שעות לאחר שנשיא ארה"ב הכריז על הפסקת אש - ירי מאיראן לצפון. אסור לספוג, אסור להבליג, חייבים להגיב מייד".
בהודעה רשמית שפרסמה ממשלת ישראל נמסר כי אמש כינס ראש הממשלה בנימין נתניהו את הקבינט המדיני-ביטחוני יחד עם שר הביטחון, הרמטכ"ל וראש המוסד, על מנת לדווח כי ישראל השיגה את כל יעדיה המבצעיים ואף מעבר לכך. לדברי ההודעה, מדינת ישראל הסירה מעליה איום קיומי כפול - גם בתחום הגרעין וגם בתחום הטילים הבליסטיים. צה"ל השיג שליטה אווירית מלאה בשמי טהרן, פגע קשות בצמרת הצבאית של איראן והשמיד עשרות מטרות שלטון מרכזיות.
בנוסף נמסר כי גם ביממה האחרונה המשיך צה"ל בתקיפות ממוקדות בעומק טהרן, חיסל מאות פעילי בסיג' - זרוע הדיכוי של משטר האייתוללות - ואף חיסל מדען גרעין בכיר נוסף. הממשלה הביעה תודה לנשיא ארצות הברית דונלד טראמפ ולממשלו על הסיוע הקריטי והשותפות בהסרת האיום הגרעיני האיראני. ישראל הבהירה כי הסכימה להפסקת האש רק לאחר שווידאה את השגת יעדיה - ובתיאום מלא עם הבית הלבן.
בהודעה שפרסם טראמפ עצמו ברשת החברתית שלו Truth Social נכתב בפשטות אך בתקיפות:
"הפסקת האש נכנסה לתוקף. בבקשה, אל תפרו אותה!" לבסוף נמסר לציבור הישראלי כי על אף הפסקת האש, יש להמשיך ולהקפיד על הנחיות פיקוד העורף, עד לווידוא מוחלט של יציבות בשטח.