以色列答複接受最後通牒要求。
納賽爾則在當天深夜加以拒絕，並於31日早晨命令尼羅河流域和蘇伊士運河區的防空部隊進入戒備狀態，命令阿密爾在英法軍進攻時撤退西奈半島和部隊，保衛蘇伊士運河。納賽爾認為，隻要能守住拉法阿布、奧格拉、阿裏什三角地區，就能阻止以色列軍從北路、中路進攻西奈半島，而當前威脅最大的是已經到達哈薩拉的以色列第7裝甲旅即將與米特拉山隘的空降部隊會合。
為此，埃及軍迅速將運河西岸的第4裝甲師推進到哈薩拉，同時為阻止第7裝甲旅與空降部隊的會合而將部隊推進到薩馬代。
同日，英法聯軍出動飛機和艦艇襲擊埃及空軍基地和港口，掌握了製空權和製海權，使擁有250餘架作戰飛機的埃及空軍遭到毀滅性打擊。11月5日，英法空降部隊在塞得港和福阿德港地區實施空降，並大量使用直升機實施機降作戰。6日，兩國登陸部隊2.2萬人占領塞得港和福阿德港，隨後沿運河向南推進約30公裏。納賽爾為集中兵力保衛運河，命令駐西奈半島埃及軍回運河區，奮力抗擊入侵者。塞得港武裝起來的人民群眾勇敢戰鬥，配合正規軍抗擊英軍和法軍的進攻。
此時，蘇聯的注意力正為匈牙利事件所吸引，難以兼顧埃及危機。在匈牙利局勢明朗化之後，蘇聯便采取一係列行為，主要是以不同的措辭照會有關各方。在致以色列總理本·古裏安的信中稱，以色列的行為“將使以色列是否能繼續作為一個國家而存在發生問題”，致使本·古裏安大為不安，趕緊向聯合國表示接受其一切停火建議而不帶任何附加條件。在致英國首相艾登和法國總理摩勒的信中稱：“如果擁有各種現代化毀滅性武器的更強大的國家向英國和法國進攻的話，那麼英法兩國會處於何種境地呢？”
致使英法慌忙要求美國保證北約組織的團結。而致美國總統艾森豪威爾函則稱，“如果這場戰爭不予製止，則將險象環生，並能發展成為第三次世界大戰”，美國和蘇聯作為安理會常任理事國和擁有原子武器的大國，對於製止戰爭和恢複近東地區的和平負有特別的責任。
此時的美國政府，既麵臨蘇聯要求聯合采取決定性措施，又麵臨英法要求保證北約組織團結，顯得有些左右為難。如果不與蘇聯聯合采取行動，那麼在“運河回合”中得分的將是蘇聯，而得罪阿拉伯國家的就是美國。
經過內部的緊急磋商，美國政府一方麵聲明拒絕與蘇聯采取聯合行動，並以美軍進入全麵警戒狀態為姿態，警告蘇聯不得進攻英法；另一方麵照會英法，表明隻有當蘇聯進攻歐洲或埃及進攻英法艦船時，才有所謂“大西洋的保護”問題，當務之急是限英國在12小時內停火。
在戰爭中處於不利態勢的埃及本來已決定放棄塞得港而退守首都開羅，但看到國際形勢的發展於己有利，遂轉而下令堅守塞得港，同時呼籲有關亞非國家提供軍事援助。而這種形勢卻迫使英國內閣於11月6日深夜同意停火和撤軍。法國盡管對英國的“背叛”行徑大為惱火，但由於勢單力薄，無法獨自支撐局麵，也隻好對現狀予以默認。
11月7日，聯合國大會通過要求英法撤軍、以色列軍撤退到1949年埃以停戰協定的停戰線後麵，以及關於緊急部署聯合國的部隊的決議案。12月，英法聯軍撤兵。以色列軍於次年3月撤出加沙地區和西奈半島。以色列取得通過蒂朗海峽的航行權，聯合國緊急部署部隊進駐加沙和亞喀巴灣地區。
在第二次中東戰爭中，埃及軍死亡約1600人，損失飛機210架；以色列軍死亡約200人，損失飛機約20架；英法聯軍損失很小。