4 חטופים חולצו בשעות הבוקר על ידי כוחות הביטחון במבצע משותף של צה"ל, שב"כ ומשטרת ישראל.
המבצע יצא לפועל בשעות הבוקר המאוחרות, כוחות מהצבא שירות הביטחון הכללי וכוחות ימ"מ של משטרת ישראל פעלו באופן מסוערב בלב מחנה נוציאראת במרכז הרצועה בשיתוף פעולה עם כוחות שיריון, אוויר וים.
החטופים חולצו בקרב אש אינטנסיבי עם המחבלים שהחזיקו בהם, ותגבורת של עשרות מחבלים שהעו למקום עם פתיחת מבצע החילוץ.
על פי דיווחים, כוחות מיוחדים חדרו לשוק מחנה נוציאראת בשעה 11:00 בצהריים. הכוחות הוסתרו במשאית מוסוות ופעלו באופן מסוערב, בוצע שימוש גם בכלי רכב פרטיים כחלק ממבצע החילוץ.
כוחות ימ"מ שב"כ וצה"ל חילצו את החטופים עם פריצה מתואמת לשני מבנים במרחק 200 מטר אחד מהשני, במתחם השוק של מחנה הפליטים. לאחר קרב יריות אינטנסיבי על אנשי חמאס אשר החזיקו בחטופים, חולצה נועה ארגמן שהוחזקה במבנה אחד ולאחר מכן חולצו שלושת הגברים מהמבנה הנוסף.
עשרות מחבלי חמאס זרמו לאזור מרגע תחילת החילוץ, וכוחות שיריון ויבשה שמוקמו באזור בהכנה לחילוץ החלו בחילופי אש כבדים, עם תקיפות אוויריות וירי טנקים בצמוד לכוחות.
לפחות אחד מרכבי החילוץ סבל מתקלה טכנית ביציאה מאזור הלחימה, ונוהל קרב קשה לחילוץ הכוח ולחלץ את החטופים.
לבסוף פונו הלוחמים והחטופים על ידי מסוקים שנחתו על חוף הים סמוך למזח האמריקאי.
במהלך מבצע נפצע באופן אנוש פקד ארנון זמורה ז"ל, שנפצע לאחר מכן מפצעיו, המבצע נקרא בעת תכנונו מבצע "זרעי קיץ" אך הוחלט לקרו למבצע כעת "מבצע ארנון" על שמו של הלוחם שנפל בעת חילוץ החטופים.
שנפטר מפצעיו. לא נפצע מפצעיו