1975年底，經過多輪談判，伊拉克和法國達成協議：由法國幫助伊拉克建設一座小型的研究性核反應堆，並提供72公斤的93%濃縮鈾。另外還包括人員培訓等一攬子計劃，共計3億美元。
伊拉克提出的條件實在是太豐厚了，讓法國人無法拒絕。首先是按當時的原油市場價格，在未來10年，每年為法國供應7千萬桶原油；其次是採購數十億美元的法國軍火，包括100架幻影戰鬥機；另外，還向標致與雷諾汽車各提出5萬輛汽車訂單。
1979年，在法國技術人員的幫助下，伊拉克在巴格達郊外開始建設40兆瓦的輕水反應堆。1980年7月，第一批12.5公斤濃縮鈾從法國運往伊拉克。
伊拉克的核計劃引起了以色列的關注。以色列非常擔心伊拉克利用核反應堆生產製造核武器的原料，認為伊拉克打著科學研究的幌子，製造核武器只是時間問題。
伊拉克和法國都聲稱該反應堆只用於和平研究，並非用於軍事目的。伊拉克還簽署了核不擴散條約，並將核反應堆置於國際原子能機構的監管下。
但以色列仍然未雨綢繆，把伊拉克的核計劃看作是一種現實的威脅。早在1977年，以色列就專門修建了一座伊拉克核反應堆的全尺寸建築模型，供飛行員進行轟炸訓練。因為以色列斷定，一旦薩達姆擁有了核武器，將會毫不猶豫的用來對付以色列。
在外交上，以色列先是和法國以及參與伊拉克核計劃的意大利談判，但兩國均不願意退出伊拉克核計劃。伊拉克本身是法國軍售的最大客戶，付款也是以石油的形式。薩達姆一再堅持只是和平利用原子能，最終法國僅僅同意增加新的條款，將伊拉克的核反應堆由法國人監管10年。而意大利也是伊拉克石油的主要消費國，也不願意得罪薩達姆。
外交上的努力失敗後，以色列決定採取軍事手段。
不希望伊拉克擁有核武器的不只是以色列。1980年9月22日，兩伊戰爭爆發。8天后，伊朗空軍出動兩架F-4“鬼怪”戰鬥機，轟炸伊拉克的核反應堆。
由於考慮到轟炸伊拉克的核反應堆可能會產生放射性塵埃，F-4戰鬥機僅僅向控制室、離心機廠房和附屬建築投下炸彈，並沒有轟炸核反應堆主建築。伊拉克的核反應堆仍然可以運行，法國和意大利的技術人員也在1981年初重返伊拉克。
以色列分析了各種軍事手段，包括突擊隊、傘兵、直升機、F-4戰鬥機等攻擊方式。考慮到兩國之間的距離，唯一可行的辦法是採取外科手術式空襲。
但是，以色列和伊拉克之間並不接壤，從以色列機場到伊拉克核反應堆的飛行路線為1600公里。還必須要秘密的飛越約旦和沙特領空，絕對不允許暴露行踪。
以色列空軍的A-4“天鷹”攻擊機的航程太短，F-4“鬼怪”戰鬥機的航程倒是勉強。但是一架F-4戰鬥機需要兩名人員，一旦被擊落損失太大。
由於1979年伊朗革命，一批原計劃賣給伊朗空軍的F-16戰鬥機被美國扣留。面對天賜良機，以色列主動提出願意接收這批戰鬥機。美國也樂意做個順水人情，爽快的賣給了以色列。
最終，以色列決定由載彈量和載油量較大的F-16戰鬥機進行轟炸，F-15戰鬥機提供空中掩護。
此時，以色列內閣仍然存在分歧，主要是擔心空襲造成的國際政治影響，比如影響正在進行的以色列-埃及和平談判，其他阿拉伯國家的反應，有可能造成國際社會對以色列的禁運，以及以色列和法國的外交關係。
也有人提出另外一種非軍事解決思路，即以色列自己用5～10年的時間研發核武器。最終，總理貝京決定，如果經過評估認為伊拉克能夠在1～2年內製造核武器，就發動軍事打擊。但必須在核反應堆正式運行之前發動，避免轟炸產生致命的放射性塵埃。
1980年10月，根據美國偵察衛星的照片，摩薩德向總理貝京報告，伊拉克的核反應堆已經可以加註核燃料，並將於1981年6月之前啟動。不久，法國技術人員也聲稱1981年底之前反應堆將正式運行，以色列內閣隨即以10比6的票數決定開展軍事打擊。
敵人的敵人就是朋友，伊朗空軍多次對伊拉克核反應堆進行空中偵察，以色列通過秘密渠道獲得了這些高精度照片。
此時，兩伊激戰正酣。以色列飛機也在伊拉克西南部偷偷摸摸的偵察，卻無意中發現了伊拉克位於沙伊邊境的雷達盲區，因為伊拉克認為不可能和沙特爆發衝突。
1981年4月，伊朗空軍轟炸了伊拉克西南部的軍用機場，摧毀了數十架伊拉克戰鬥機。伊拉克空軍損失慘重，其實力受到大大削弱，為以色列空襲掃除了最後的障礙。
經過慎重考慮，以色列選擇在周日的下午發動空襲，此時核反應堆的工作人員，包括外國技術人員都不在現場，可以最大限度的避免人員傷亡。
儘管激光制導炸彈的精度非常高，但是需要飛機在空中多停留一段時間，增加了被擊落的風險。因此，以色列空軍決定還是使用無制導的常規炸彈。
8架塗上沙漠迷彩的F-16戰鬥機作為空襲主力，每架攜帶兩枚2000磅延遲引信Mk84常規炸彈。Mk84炸彈重量為908公斤，內裝420公斤高爆炸藥，可以炸出一個15米寬、11米深的彈坑。最多可以穿透380毫米厚的金屬，或者3.4米厚的混凝土，彈片殺傷半徑達到360米。
為了自衛，F-16戰鬥機還要攜帶兩枚“響尾蛇”導彈，外加3個300加侖的副油箱。另外，6架F-15戰鬥機作為空中掩護，一架E-2C“鷹眼”預警機提供早期預警和空中管制，幾架CH-53“海種馬”直升機準備執行搜救任務。
1981年6月7日，下午3點55分，行動正式開始。以色列機群在通過約旦和沙特領空時非常順利，看來是個好兆頭。在約旦領空，以色列飛行員冒充沙特空軍，使用帶沙特口音的阿拉伯語對話；在沙特領空，以色列人又冒充約旦空軍，使用約旦空軍的無線電信號和隊形。
當進入伊拉克境內後，以色列機群把飛行高度降低到30米，保持超低空飛行，避免被伊拉克雷達發現。下午6點35分，機群抵達巴格達郊區，此時距離伊拉克核反應堆只有20公里。F-16打開加力燃燒室，巨大的轟鳴聲使地面的人們都不禁抬頭望向天空，機翼上的藍色大衛星非常的醒目。
F-16戰鬥機猛拉機頭，迅速爬升到2100米的高度，以角度35度、每小時1100公里的速度順著陽光開始俯衝，目標直指核反應堆主建築。由於逆光，從地面上肉眼很難發現高速俯衝的飛機。
當俯衝到1100米的高度時，F-16戰鬥機以5秒的間隔投彈。運氣也在以色列人這一邊，半小時之前，伊拉克士兵紛紛離開防空陣地去吃晚餐，並關閉了雷達。
F-16戰鬥機投彈非常順利，沒有受到任何阻礙。除了兩枚炸彈沒有命中，其他14枚炸彈全部準確擊中了核反應堆主建築。兩分鐘之內，空襲就結束了，8架F-16毫髮無損的揚長而去。被打了個措手不及的伊拉克人這才反應過來，高射砲和薩姆導彈胡亂向天空開火。
當天深夜，法國工程師帶著手電進入現場的殘余建築，發現核反應堆已經被完全摧毀。乏燃料池一片狼藉，到處都是浸泡在水里的混凝土碎塊。
空襲造成10名伊拉克士兵和一名法國技術人員死亡，薩達姆惱羞成怒，公開處決了幾名負責防空的軍官，還有數十名飛行員和軍官也被投入監獄。伊拉克耗資3億美元、花費數年心血建設的核反應堆，在兩分鐘之內就灰飛煙滅了，薩達姆製造核武器的計劃徹底破滅。
以色列戰鬥機一路長途奔襲未被發現，深入滲透到伊拉克防空最嚴密的地方，光天化日之下偷襲得手，這確實是歷史上最大膽的空襲行動之一。
儘管薩達姆發誓要重建核反應堆，但伊拉克在兩伊戰爭中耗資巨大。考慮到國際壓力和伊拉克的支付能力，1984年法國決定退出該項目，薩達姆的核武器迷夢從此也煙消雲散。
