ב-8 ביוני 1967 תקפו כלי טיס וסירות טורפדו ישראליות ופגעו קשות בספינת המודיעין האמריקאית ליברטי (ספינת המודיעין האלקטרונית USS Liberty). 34 אנשים מתו, 171-173 מלחים נפצעו. מסרב לעזרה שהציעה הספינה הסובייטית, נסע הליברטי ללה ולטה (מלטה) לצורך תיקונים דחופים. זו הייתה הספינה האמריקאית הראשונה שנפגעה מאש מאז מלחמת העולם השנייה.
הישראלים צפו בספינה האמריקאית במשך שמונה שעות. מטוסים של חיל האוויר הישראלי חלפו מספר פעמים מעל הספינה מטווח קצר. המתקפה הישראלית נמשכה כשעתיים. ההתקפה האווירית עצמה נמשכה כ-2 דקות. במהלך תקופה זו ביצעו 25 מטוסי מיראז'-12 ישראלים יותר מ-3 גיחות. הטייסים השתמשו ברובים, רקטות, פצצות, זרחן לבן ונפאלם. מפעולת רובים, טילים ונפאלם, נותרו מאות חורים בספינה האמריקאית. לאחר מכן הותקפה הספינה על ידי סירות טורפדו. שלוש סירות טורפדו ירו חמש טורפדו לעבר הספינה, אחת מהן פגעה בצד הספינה. כתוצאה מכך נספרו בעור הליברטי יותר משלושת אלפים חורים מכדורים שנורו ממקלעים.
האמריקאים, שהחליטו שהמתקפה הסתיימה, שיגרו רפסודות הצלה כדי לחלץ את הפצועים. אבל הסירות חזרו וירו בהן. בנוסף, הספינה הייתה אמורה להסתיים על ידי שני מסוקי נחיתה של הצבא הישראלי, שעליהם היו לצנחנים חומר נפץ כדי לערער את החירות. אולם ככל הנראה, לאחר שקיבלו את ההוראה המתאימה, המסוקים טסו משם. בנוסף, חלק מצוות הספינה האמריקאית גילה נחישות להתנגד.
ישראל אמרה כי ההתקפה על הספינה הייתה טעות טרגית. כאילו, הם טעו בספינה אמריקאית לספינה מצרית. הממשל האמריקאי לא ערער רשמית על הגרסה הישראלית של מה שקרה. למרות שכבר אז אנליסטים אמריקאים רבים הצביעו על קונספירציה בין ה-CIA למוסד (ואפילו הוכיחו באמצעות נתוני יירוט רדיו), אבל השערורייה הושתקה.
בקהילה העולמית טיפח מיתוס לפיו ארצות הברית במהלך הסכסוך בין מדינות ערב לישראל (מלחמת ששת הימים) ניסתה לשמור על ניטרליות, תוך תמיכה רשמית ביהודים, אך במקביל ניסתה לנהל משא ומתן עם העולם הערבי. ולכאורה על מנת להתחבב על הערבים, האמריקאים החלו לחלוק עמם מידע מודיעיני, שבשבילו שלחו את ספינת המודיעין האלקטרוני ליברטי לאתר הסכסוך. אולם במציאות, במונחים של מדיניות חוץ, ישראל גייסה את תמיכת ארצות הברית עוד לפני המלחמה. ארה"ב בשנת 1966, לאחר הפסקת המשלוחים מגרמניה לישראל נשק וטכנאים, התחייבו "לשמור על האיזון המזוין" והאיצו את אספקת הנשק הכבד ותחמושת למיניהן. במסגרת חילופי מידע מודיעיני מפברואר 1967 החל ה-CIA לשדר לצבא הישראלי תמונות לווין ואוויר של חיל האוויר הערבי, חיל הים, עמדות הגנה וקווי הגנה בסיני.
הממשל האמריקאי היה מודע לתוכניות המטה הכללי הישראלי. כך מוכיחים זיכרונות שפורסמו של משתתף בפגישות חשאיות של ראש המוסד, מאיר עמית, עם ראש ה-CIA, ר' הלמס, ושר ההגנה האמריקני רוברט ס' מקנמרה. אז באחת הפגישות, ב-3 ביוני 1967 בשעה 7 בבוקר, הבטיח ראש המוסד, עמית, כי הכוחות המזוינים הישראלים עצמם יעשו כל מה שצריך, אך ביקש שלושה דברים: תמיכה בישראל באו"ם; על תמיכתה של וושינגטון במקרה של התערבות מוסקבה; ועל שיקום היכולות הישראליות. שר ההגנה האמריקני מקנמרה הסתכל ברשימה, חייך ואמר: "גם אם נחליט לתת לך את כל זה, עדיין לא נוכל לספק, כי עד אז המלחמה תסתיים". האמריקאים כבר ידעו את התאריך לתחילת המלחמה - 5 ביוני. בידיעה על תחילת המלחמה יומיים לפניה, האמריקאים לא העבירו כמה עשרות ממטוסי ה-F-104 Starfighter האחרונים לירדן בשדה התעופה במפרק ועקפו אותם לטורקיה.
ב-2004, ארצות הברית ביטלה את הסיווג של מסמכים מארכיון שירות הביון של הפנטגון הקשורים למתקפה על החירות. על פי מסמכי הפנטגון, זמן קצר לפני התקיפה גילו כלי טיס ישראלים את המשחתת וקבעו כי מדובר באמריקאי. אלא שפיקוד חיל האוויר, לכאורה בשל רשלנות, לא העביר את הנתונים הללו לכל הצוותים.
עם זאת, הרשלנות הוטלה בספק על ידי חלק מאנשי צוות הספינה ומומחים שונים שסברו כי מדובר במעשה מכוון למנוע מהספינה האמריקאית לצפות בפעילות כוחות הצבא הישראלי במהלך הסכסוך. הם מאמינים שהצבא הישראלי ידע כמובן שהספינה האמריקנית נמצאת מולם והחליטו לתקוף אותה בכוונה, ואז להצדיק את עצמם בטעות שהחירות היא ספינה מצרית.
בין הראיות לכך שבני ישראל לא יכלו לטעות הן העובדות הבאות:
- מעל הליברטי הונף דגל אמריקאי בגודל הגון - מטר וחצי על שניים וחצי. מזג האוויר היה מושלם ואי אפשר היה לפספס את הדגל האמריקאי. ולפני הפיגוע הישראלים צפו בספינה זמן רב, הדגל נראה בבירור. לאחר שהצבא היהודי חידד את הדגל, הרימו האמריקנים דגל חדש, אפילו יותר - שניים על ארבעה מטרים, והוא ריחף מעל הספינה במהלך כל המבצע;
- ניתן לזהות ספינה אמריקאית על ידי מספר אמריקאי ייחודי על החרטום והצבעים. ל"ליברטי" היה פרופיל ייחודי משלה: הוא לא היה כמו ספינות אחרות. ספינת הסיור צוידה במספר רב של אנטנות, ובהן "צלחות" מסומנות היטב וכן מגדלים;
- כלי טיס של חיל האוויר הישראלי השמידו תחילה ציוד תקשורת ומערכת איתות חירום כדי שהאמריקאים לא יוכלו לדווח על התקיפה;
- מטוסים וסירות ישראליות לא היו מסומנים, כלומר התקיפה הוכנה מראש;
- מתמלולי המשא ומתן בין התוקפים לפיקודם, ידוע כי אחד מטייסי המטוס הקרב הישראלי, לפחות שלוש פעמים, זיהה את הספינה כאמריקאית ושאל את הפיקוד האם באמת כדאי להמשיך בתקיפה, כדי שקיבל הוראה חד משמעית: כן, תקיפה;
- רפסודות הצלה הושמדו בכוונה, כלומר, לפי התוכנית המקורית, לא היו צריכים להיות עדים. המסקנה מעידה על עצמה שההנהגה הישראלית רצתה להפליל את מצרים ולא רצתה עדים לפיגוע;
- התקיפה הופסקה כשהאמריקאים עדיין הצליחו לשחזר חלק מהאנטנה ולשלוח אות חירום לשישית צי;
- הספינה המצרית, עמה לכאורה התבלבלה הליברטי, הייתה ספינת משא, לא צבאית, וחוץ מזה היא הייתה קטנה פי ארבעה ושונה לחלוטין מספינה אמריקאית.
יש גרסה שזה היה משחק משותף בין ארה"ב לישראל. יחד עם זאת, חלק מהמנהיגות הצבאית-פוליטית הבכירה של ארצות הברית לא היה מודע למבצע. הסופר והעיתונאי הבריטי הסמכותי פיטר הוננם, על סמך מסמכים, הוכיח בספרו מבצע ציאניד שוושינגטון אישרה את מבצע ציאניד. ההוראה למבצע ניתנה על ידי נשיא ארה"ב לינדון ג'ונסון וראש ממשלת ישראל לוי אשכול. המבצע היה אמור להיות פרובוקציה שמטרתה לחסל את משטרו הפרו-סובייטי של גמאל עבד אל-נאצר במצרים.
מותה של הספינה האמריקנית, שהותקפה בכוונה על ידי שלילת מחסה ממנה, היה צריך להוביל אוטומטית לתוקפנות של ארצות הברית נגד מצרים ולמשבר חמור ביחסים עם מוסקבה. ארה"ב וישראל היו אמורות להביס את מצרים ולבסס שליטה על סואץ, מה שהוביל ליישום התוכנית של חלק מהאליטה היהודית ליצור "ישראל הגדולה מהנילוס עד הפרת" ולבסס שליטה אמריקאית מלאה על המזרח התיכון והים התיכון. מבחינה זו יש חשיבות צבאית-אסטרטגית לעמדתה של מצרים. הדבר ערער מאוד את מעמדה של ברית המועצות באזור ובכל העולם.
לפיכך, המתקפה על ליברטי לא הייתה הפרובוקציה הראשונה, אך לא האחרונה, שבה מעורבת ארצות הברית, שבוצעה למען אינטרסים פוליטיים. לדוגמה, וושינגטון השתמשה בטביעת הסיירת המשוריינת מיין ב-15 בפברואר 1898 כדי להתחיל במלחמה עם ספרד, כאשר וושינגטון לקחה משם את פורטו ריקו, פר. גואם והפיליפינים. קובה, שהוכרזה רשמית עצמאית, נכבשה על ידי חיילים אמריקאים. לפיכך, וושינגטון תפסה שטחים בעלי חשיבות אסטרטגית. באופן דומה פתחה ארצות הברית במלחמה נגד וייטנאם ב-1964, תוך שימוש בתקרית במפרץ טונקין.