מיד לאחר שהמידע הגיע לישראל נפגשו ראש המוסד דאז, מאיר דגן, ובכירים נוספים בארגון, עם ראש הממשלה דאז, אהוד אולמרט, והמליצו בפניו לפעול מיד להריסת הכור עוד לפני שהפלוטוניום שיותקן בו יהיה פעיל. זאת על-פי דוקטרינת בגין הקובעת כי מדינת ישראל לא תאפשר למדינה אויבת הקוראת להשמדתה להשיג נשק גרעיני.

הדחיפות של הפעולה הייתה גדולה משום שאם היה הכור מותקף לאחר שהפלוטוניום היה פעיל - היה נגרם זיהום רדיואקטיבי לכל הסביבה. במצב כזה, על-פי המשפט הבינלאומי, מוטלת האחריות על המתקיף. למעשה, תקיפה שכזו הגורמת לזיהום רדיואקטיבי משולה למתקפה לא קונבנציונלית לכל דבר ועניין.

ראש הממשלה אולמרט התחיל בסדרת פגישות והתייעצויות עם קודמיו בתפקיד הנמצאים עדיין בין החיים - עם נשיא המדינה שמעון פרס, עם ראש האופוזיציה דאז בנימין נתניהו ועם שר הביטחון דהיום אהוד ברק. הפגישות הללו של פורום ראשי הממשלה נערכו גם שנה קודם לכן בתקופת מלחמת לבנון השנייה. פגישות ההתייעצות הנוגעות לכור הסורי התקיימו בימי שישי - מחודש מרס 2007 ועד לתחילת ספטמבר 2007. כל המשתתפים בדיונים נדרשו לחתום על התחייבות לסודיות לצורך מניעת הדלפות.

הניו-יורקר חשף כי ב-18 באפריל 2007 גילתה ישראל לארצות הברית בפעם הראשונה את המידע שהיה לה על הכור הסורי הסודי. שר הביטחון דאז, עמיר פרץ, שוחח עם מקבילו האמריקני, רוברט גייטס, וסיפר לו על הממצאים. אנקדוטה מעניינת היא הדרך שבה שוחח פרץ עם גייטס. בשל שליטתו המוגבלת באנגלית הקריא פרץ לגייטס את הדברים מתוך כרטיסיות שהוכנו לו מבעוד מועד.

הממשל האמריקני, בראשות הנשיא הקודם, ג'ורג' בוש, לא הראה התלהבות לבצע מתקפת מנע על הכור. לישראל נאמר כי למרות כל הממצאים לא סופקו די ראיות שיצדיקו מתקפה שכזאת. מזכירת המדינה האמריקנית דאז, קונדוליזה רייס, גם הביעה חשש מפני התדרדרות של המזרח התיכון כולו למלחמה. עוד ציינה כי צה"ל לא מסוגל לעשות את כל מה שמייחסים לו.

בתגובה לדברים הללו פנה ראש הממשלה אולמרט לנשיא האמריקני בוש וביקש ממנו לשקול שוב את תקיפת הכור הסורי. בוש כינס התייעצות נוספת וזו התקיימה ב-12 ביולי 2007. בעקבותיה ביקש לשלוח לנשיא סוריה, בשאר אל-אסד, שליח מיוחד אשר יציב בפניו אולטימטום לפירוק הכור. ראש ממשלת ישראל ציין באזני בוש כי אם ייפתח ערוץ דיפלומטי שכזה הוא ינוצל על-ידי הסורים למשיכת זמן עד להפיכת הכור ל'חם'.

במקביל לדיונים האמריקניים המשיכו גורמי הביטחון בישראל - צה"ל והמוסד - לעבוד על תוכניות פעולה לתקיפת הכור.

במהלך חודש יוני 2007 נשלח כוח קומנדו ישראלי לשטח סוריה. החיילים הונחתו במרחק של כקילומטר וחצי מן הכור ומשימתם הייתה איסוף דגימות קרקע והשגת תצלומים עדכניים של הכור ושל סביבתו.

בין האפשרויות לפעולה שנבחנו בישראל הייתה פעולת קומנדו קרקעית, מתקפה אווירית נרחבת שזכתה לכינוי 'שקדי השמן' על שם מפקד חיל האוויר דאז אליעזר שקדי, ומתקפה אווירית בפרופיל נמוך יותר שזכתה בהתאמה לכינוי 'שקדי הרזה'.

גם צה"ל, גם המוסד וגם משרד החוץ תמכו באפשרות של המתקפה האווירית בעלת הפרופיל הנמוך. זאת בשל ההערכה כי נשיא סוריה יבקש לשמור בסוד את העובדה שהפציצו כור גרעיני שבנה בהיחבא. הערכה שלימים התגלתה כמדויקת.

בזמן שחלף מאז חשיפת המידע הראשוני על הכור ועד לקיץ של שנת 2007 בוצעה גם תחלופה בראש משרד הביטחון. את מקומו של עמיר פרץ תפס ראש הממשלה והרמטכ"ל לשעבר אהוד ברק.

לקראת ספטמבר 2007 התכנס הקבינט המדיני-ביטחוני שש פעמים על-מנת לדון באפשרות התקיפה בסוריה. בדיון האחרון שהתקיים ב-5 בספטמבר, כמה שעות לפני התקיפה, הוסמכו ראש הממשלה אולמרט, שר הביטחון ברק ושרת החוץ דאז ציפי לבני, להחליט מתי ואיך תתבצע התקיפה.

הניו-יורקר דיווח כי השלושה פרשו לחדר צדדי יחד עם הרמטכ"ל דאז, גבי אשכנזי. אשכנזי המליץ לבצע את המתקפה עוד באותו לילה ודעתו התקבלה.

סמוך לחצות באותו לילה המריאו ארבעה מטוסי F-15 מלווים בארבעה מטוסי F-16. המטוסים פנו צפונה עד שהגיעו לאזור גבול סוריה-טורקיה. הטייסים הפעילו מערכות לוחמה אלקטרונית ששיבשו את מערכת ההגנה האווירית הסורית.

מתישהו בין השעות 00:40 ל-00:53 באותו לילה נשמעה בבור הפיקוד שבקריה מילת הקוד 'אריזונה'. עוד דיווחו הטייסים כי הפילו על מבנה הכור הסורי פצצות במשקל 17 טון. גורמים שהיו אז בבור ציינו כי בקרב הנוכחים הייתה תחושת אופוריה.

מיד לאחר שכל המטוסים שבו לישראל ונחתו בשלום התקשר אהוד אולמרט לנשיא האמריקני ג'ורג' בוש. באותה שיחת טלפון אמר לו: "אני רק רוצה לדווח לך שמשהו שהיה קיים לא קיים עוד".