במלחמה זו זרוע הים הייתה בתקופת מעבר, עת עסקה באימונים ובהכנות לקליטת ספינות הטילים הראשונות. הזרוע נאלצה להפעיל את הכלים המיושנים שברשותה בהגנת חופי ישראל ובפעילות מנע, וכן במבצעים התקפיים נגד ציי האויב ובסיסיהם. לאויב לעומת זאת הייתה עדיפות כמותית ניכרת, אך כוחותיו לא ניסו לשבש את נתיבי השיט של ישראל. במקרים בהם ניסו כוחות האויב להתקרב אל החופים הוא נסוג מפני הצי הישראלי. במקביל לכך, כלי שיט ישראלים חדרו למימי האויב ובכך הרתיעו אותו מלצאת לים הפתוח.
בלילה שבין החמישה לשישה ביוני חדרו לוחמי הקומנדו הימי לנמל אלכסנדריה שבמצרים. הלוחמים הגיעו לקרבת הבסיס באמצעות הצוללת אח"י תנין (צ-71). לוחמי הקומנדו לא הצליחו לחבור לצוללת שממנה פשטו, ונפלו בשבי. במקביל לכך, פשט כוח משימה נוסף באותו הלילה אל מבואות פורט סעיד שבמצרים, שם היה מרוכז חלק מצי האויב. הכוחות במבצע זה כללו את המשחתת אח''י יפו ושלוש טרפדות. המצרים חמקו ממגע קרבי, וספינות טילים מצריות נמלטו חזרה לנמלן משנורתה עליהן אש מהמשחתת אח''י 'יפו' ומהטרפדות.
בזירת ים סוף השתתפו כוחות זרוע הים בכיבוש שארם א-שייח'. לאחר שהתקבל דיווח כי הכוח המצרי נטש את השטח, לוחמי זרוע הים עלה והשתלט על החוף באמצעות נט"קים (נחתות טנקים). כוח של צנחנים הצטרף אליהם לאחר שנחת בשדה תעופה נטוש. הטנקים, שהועברו על ידי זרוע הים, הונחתו בקטע הצפוני של החוף והשלימו את כיבוש האזור.
בעקבות מלחמת ששת הימים נוספו לזרוע הים 800 ק''מ של חוף, וגודל הזירה הימית הוכפל פי חמישה.