במלחמת ששת הימים החטיבה (גדוד טנקים 95, גדודי חרמ”ש 104 ו-106) הבקיעה את המערך הירדני וכבשה את גב ההר מצפון לפרוזדור ירושלים: גדוד 104 כבש את מוצבי הרדאר ובידו.
גדוד 106 כבש את מוצבי שייח’ עבד אל-עזיז וח’רבת לוזה ואת בית סוריך, נבי סמואל ובית חנינא.
גדוד 95 טיפס, דרך בית קיקא, לא-זהרה, ולאחר קרב בטנקים ירדנים – כבש, עם גדוד 106 וסיירת ‘דוכיפת’, את תל אל-פול, לחסימת הצירים לירושלים, מצפון וממזרח.
גדודים 95 ו-106 כבשו את מוצב גבעת המבתר, וגדוד 95 כבש את רמאללה.
טנקים מגדוד 95 חברו לחטיבת הצנחנים בפריצה לעיר העתיקה, ולחטיבה הירושלמית בדרום ירושלים והרי חברון.
גדוד 104 כבש את חווארה, כשגדודים 95 ו-106 גלשו לבקעה, לכיבוש יריחו ולפיצוץ גשרי הירדן (מנדסה, אלנבי, עבדאללה).
החטיבה נעה צפונה, וטיפסה, באזור גונן, לדרום רמת הגולן, להשלמת כיבוש וטיהור השטח.