19 мая в столицу Аргентины прилетел самолёт израильской делегации. С участием израильского пилота Рафаэля Арнона была организована фиктивная автоавария, а 20 мая он был выписан из больницы. Вечером 20 мая Эйхмана накачали наркотиками, переодели пилотом авиакомпании «Эль-Аль» и в таком виде провели в самолёт. У агентов «Моссад» были заготовлены документы с фотографией Эйхмана, на имя Рафаэля Арнона, и даже медицинское заключение:
Самолёт вылетел из аэропорта Буэнос-Айреса вечером 20 мая. После 13-часового перелёта он на последних литрах топлива приземлился в Дакаре. Над Атлантикой помог попутный ветер. После дозаправки и отдыха экипаж снова поднял самолёт в воздух. Ещё 11 часов полёта, и наконец, 22 мая, посадка в аэропорту Тель-Авива. Иссер Харель немедленно поехал с докладом к премьер-министру. Руководитель «Моссад» рекомендовал держать факт захвата Эйхмана в секрете. В Аргентине ещё оставались агенты «Моссад», выслеживавшие доктора Менгеле. Обнародование информации грозило срывом их миссии. Бен-Гурион спросил:
— Скажи мне, сколько человек уже знают, что Эйхман в Израиле?
Прикинув на ходу, Харель ответил:
— По крайней мере сто человек знают.
— Если сто человек знают, завтра об этом будет знать вся страна, и это будет в газетах, — ответил премьер.
Вечером 22 мая, (по другим данным — 23 мая) Бен-Гурион объявил с трибуны кнессета:
— Великий злодей Эйхман находится в наших руках. Он доставлен в Израиль силами службы безопасности. Доставлен, чтобы предстать перед израильским судом.
В Израиле Эйхман был официально арестован по постановлению суда. Первоначально он был заключён в тюрьму Джильма, вблизи Хайфы, а затем переведён в тюрьму Рамле. Для содержания Эйхмана в Рамле был выделен целый этаж. Туда никто не входил, за исключением тщательно подобранной охраны. В её составе не было никого, кто побывал в немецких концлагерях или потерял там своих родственников. Непосредственно контактировал с Эйхманом, главным образом, йеменский еврей Шалом Нагар. Он же дегустировал всю пищу, перед подачей её Эйхману. Руководство Израиля более всего опасалось, что кто-нибудь из пострадавших ранее от действий нацистов, постарается расправиться с ним до суда.
В камере Эйхмана были койка, стол и стул. Почти все время на Эйхмана были одеты ножные кандалы. За Эйхманом следили круглосуточно, в его камере постоянно находился надзиратель. Камера была разделена решёткой, ещё один надзиратель располагался в «предбаннике» и наблюдал за тем, что происходит в самой камере Эйхмана, а в соседней камере постоянно находился дежурный офицер. Остальные охранники дежурили снаружи.
Расследованием преступлений Эйхмана занимался начальник следственного управления полиции генерал Маттитьягу Села. Для проведения расследования был создан специальный 106-ой отдел полиции. Непосредственно допросы Эйхмана вёл капитан полиции Авнер Лесс. Он допрашивал Эйхмана в общей сложности в течение 275 часов.
Следствие по уголовному делу Эйхмана, получившему № 40/61, продолжалось почти 11 месяцев. После окончания следствия юридический советник правительства Гидеон Хаузнер подписал обвинительное заключение, состоявшее из 15 пунктов.
Захват Эйхмана «Моссадом» вызвал широкий общественный резонанс. Правительство Аргентины обвинило Израиль в незаконном похищении. 8 июня 1960 года Аргентина официально потребовала возврата Эйхмана, а 15 июня подала жалобу на действия Израиля в ООН. В жалобе говорилось, что эти действия — «грубое нарушение прав суверенитета, создающее опасную атмосферу для сохранения мира во всем мире».
Для урегулирования конфликта в ООН было созвано специальное совещание. Министр иностранных дел Израиля Голда Меир принесла официальные извинения аргентинскому правительству, но подчеркнула, что «нарушения закона в данном случае были оправданными». По официальной израильской версии захват Эйхмана осуществили «еврейские добровольцы», не состоящие на государственной службе. Доказать причастность к этому делу израильской разведки аргентинским спецслужбам так и не удалось.
Следствием похищения Эйхмана стала массовая паника среди нацистов, укрывавшихся в Аргентине. В частности, после исчезновения Эйхмана сбежал в Парагвай, ещё один нацистский преступник, врач Йозеф Менгеле. Позднее Рафи Эйтан заявлял, что его группа выследила Менгеле в процессе поиска Эйхмана, но руководство «Моссад» не рискнуло выкрасть сразу двух нацистских преступников, опасаясь провала.
