بامداد روز چهارشنبه سپاه پاسداران انقلاب اسلامی ایران در حمله‌ای موشکی به دو پایگاه نظامی در عراق که محل استقرار نیروهای آمریکایی بودند، پاسخ نظامی رسمی ایران را به ترور سردار سلیمانی ارایه کرد.
ابتدا خبرگزاری فارس در خبری کوتاه از آغاز عملیات موشکی خبر داد و دقایقی پس از آن سپاه پاسداران با صدور بیانیه‌ای رسمی مسئولیت این حمله را برعهده گرفت. در این حمله موشکی که حوالی ساعت 1و30 دقیقه نیمه شب به وقت محلی (10ونیم شب به وقت واشنگتن) صورت گرفت، پایگاه هوایی عین‌الاسد و پایگاهی دیگر در نزدیکی فرودگاه شهر اربیل کردستان عراق هدف قرار گرفت. ارتش عراق نیز در بیانیه‌ای اعلام کرد که 22 موشک بین ساعت 1 و  45 دقیقه تا 2 و 15 دقیقه صبح این دو پایگاه را مورد هدف قرار دادند. طبق این بیانیه 17 موشک به پایگاه عین‌الاسد و 5 موشک دیگر به مقر نیروهای ائتلاف در اربیل اصابت کرده‌ است. گزارش‌ها حاکی از آن است که این موشک‌ها از نوع فاتح 313 و قیام بوده‌اند.
کمی بعد از آغاز حمله، سپاه پاسداران در بیانیه‌ای خطاب به ملت ایران شلیک ده‌ها فروند موشک پایگاه هوایی عین‌الاسد را تأیید کرد و پیشنهاد داد که برای جلوگیری از خسارت‌های  بیشتر سربازان آمریکایی از این منطقه خارج شوند. در این بیانیه سپاه پاسداران به آمریکا هشدار داد که «هر شرارت مجدد یا تحرک و تجاوز دیگر با پاسخ‌های دردناک‌تر و کوبنده‌تری مواجه خواهد شد». سپاه در بیانیه خود به دولت‌های متحد آمریکا که پایگاه‌های خود را در اختیار ارتش این کشور قرار داده‌اند نیز اخطار داد که «هر سرزمینی، به هر ترتیب مبدأ اقدامات خصمانه و تجاوزگرانه علیه جمهوری اسلامی ایران قرار گیرد، هدف قرار خواهد گرفت». همچنین سپاه با تأکید بر اینکه رژیم صهیونیستی را در این جنایت‌ها جدای از آمریکا نمی‌داند به مردم آمریکا توصیه کرد که «برای پیشگیری از خسارت‌های بیشتر، سربازان آمریکایی را از منطقه فراخوانده و اجازه ندهند با نفرت‌افزایی روزافزون رژیم ضدمردمی حاکم بر ایالات متحده جان نظامیان آن کشور بیش از این به خطر بیفتد».
وزارت دفاع آمریکا هم در بیانیه‌ای حملات موشکی ایران را به پایگاه‌های نظامی و نیروهای ائتلاف تأیید کرد. طبق این بیانیه آمریکا در واکنش به اقدامات تلافی‌جویانه ایران، پایگاه‌های خود را به حالت آماده‌باش قرار داده بود. وزارت دفاع آمریکا همچنین تأکید کرد که در حال بررسی خسارات وارد آمده است. پایگاه هوایی عین‌الاسد یکی از بزرگ‌ترین پایگاه‌های نظامی در استان انبار عراق است که بعد از اشغال عراق در‌ سال 2003 میزبان نیروهای نظامی آمریکایی شد. این پایگاه همچنین مهم‌ترین پایگاه تأمین سوخت و خودروهای نظامی آمریکا است که در 108 کیلومتری غرب «الرمادی» قرار دارد. دونالد ترامپ رئیس‌جمهوری آمریکا و همسرش ملانیا، بعد از کریسمس 2018 به‌طور ناگهانی به این پایگاه سفر کردند. ترامپ در دیداری سه ساعته با سربازان آمریکایی گفت که آنها داعش را از بین برده‌اند. چند ماه پیش، مایک پنس هم به همراه همسرش بدون خبر قبلی به این پایگاه رفت تا جشن روز شکرگزاری را در کنار سربازان آمریکایی برگزار کند. رئیس‌جمهوری آمریکا و معاونش هر کدام در سفرهایی جداگانه از مقر نیروهای ائتلاف در نزدیک اربیل قبلا دیدار و در سخنرانی‌های خود از سربازان آمریکایی به خاطر تلاش‌هایشان برای از بین‌بردن داعش تشکر کرده بودند.  
محمدجواد ظریف، وزیر امور خارجه ایران، در توییتی نوشت:   «ایران اقداماتی متناسب را برای دفاع از خود ذیل ماده ۵۱ منشور ملل متحد اتخاذ کرد و به پایان رساند و پایگاهی را که از آن حمله مسلحانه بزدلانه علیه شهروندان و مقامات ارشد ما انجام شده بود، هدف قرار داد. ما به دنبال تشدید تنش یا جنگ نیستیم ولی در برابر هرگونه تجاوزی از خود دفاع خواهیم کرد.»
چند دقیقه بعد از توییت ظریف، دونالد ترامپ توییت کرد: «همه چیز خوب است! از ایران موشک‌هایی به دو پایگاه نظامی واقع در عراق شلیک شده است. ارزیابی تلفات و خسارات در جریان است. تا الان همه‌چیز خوب بوده! ما قوی‌ترین و مجهز‌ترین ارتش دنیا را داریم! فردا صبح بیانیه‌ای صادر می‌کنم.» به گفته برخی از نمایندگان حاضر در جلسه‌ای که در طبقه زیرین ساختمان کنگره به ریاست نانسی پلوسی درحال برگزاری بود، رئیس مجلس نمایندگان از طریق یادداشتی از این حمله باخبر شد. او سپس اتاق را ترک کرد و بعد از تماس تلفنی با مایک پنس از ماجرا خبردار شد. بعد از پایان جلسه شورای امنیت ملی که با حضور مقامات ارشد شامل مایک پومپئو، وزیر خارجه و مارک اسپر، وزیر دفاع برگزار شد، دونالد ترامپ از سخنرانی با مردم منصرف شد. روز گذشته نیز سرلشکر باقری، رئیس ستاد کل نیروهای مسلح در بیانیه‌ای نسبت به هرگونه اقدام احتمالی از طرف آمریکا هشدار داد: «از این پس هرگونه شرارت جدید آمریکا با پاسخی قوی‌تر، کوبنده‌تر و با وسعت بیشتر مواجه خواهد شد. اینک وقت آن رسیده است تا سردمداران شرور ایالات متحده با درک توانمندی جمهوری اسلامی ایران در گستره‌ وسیعی از جغرافیای جهان، روشی اصولی را اتخاذ و هرچه سریع‌تر نیروهای ارتش تروریستی خود را از منطقه خارج کنند.»  مجید تخت‌روانچی، نماینده ایران در سازمان ملل در نامه‌ای به دبیرکل این سازمان اعلام کرد که در مقابل هر گونه تهدید یا اقدام از طرف آمریکا، اقدامات لازم و متناسب را پیش خواهد گرفت. در این نامه آمده است: «این اقدامات در سازگاری کامل با حق ذاتی ایران ذیل ماده ٥١ منشور ملل متحد بوده است و  این حق را در صورت لزوم اعمال خواهد کرد.»
دفتر عادل المهدی، نخست‌وزیر مستعفی عراق در بیانیه‌ای اعلام کرد که پیام رسمی شفاهی را از طرف ایران برای آغاز این حمله موشکی پس از نیمه شب چهارشنبه دریافت کرده است. در این بیانیه آمده است: «درست همزمان با این پیام،‌ طرف آمریکایی درحالی‌که موشک‌ها بر جناح ویژه نیروهای آمریکا در دو پایگاه عین‌الاسد در استان الانبار و حریر در استان اربیل و مواضع دیگر  فرو می‌بارید، با ما تماس گرفت.» دفتر رسانه‌ای المهدی موضع‌گیری خود را در این بیانیه توضیح می‌دهد: «دولت عراق در عین حال که هر نوع نقض حاکمیت یا حمله به اراضی خود را نمی‌پذیرد، به تلاش‌هایش برای جلوگیری از تشدید تنش و احترام همه به حاکمیت عراق و عبور نکردن از آن و در معرض خطر قرار نگرفتن مردم کشورش ادامه می‌دهد.»