בליל ה-16.2.48, סמוך לשעה 03:00 לפנות בוקר פתחו כמה מאות לוחמים של "צבא ההצלה" בהתקפה גדולה על טירת צבי מכל הכיוונים. "צבא ההצלה" כידוע, הוקם בהוראת "הליגה הערבית" במטרה לסייע לערביי ארץ ישראל במלחמתם ביישוב היהודי, והורכב מלוחמים מתנדבים ממדינות ערב שהתאמנו במחנות הצבא הסורי מדרום לדמשק, מפקד הצבא היה פאוזי קָאוַּקְגִ'י.
המתקיפים הגיעו מעבר הגבול, לבושים מדי קרב ומצוידים בנשק אוטומטי במכונות ירייה ובמרגמות וכן בחומרי נפץ. המטרה להרוס את הקיבוץ עד היסוד ובהמשך להתקדם ולהרוס ישובים עבריים נוספים באזור ובהם, שדה אליהו ועין הנצי"ב המתקיפים התרכזו בכפר ערבי במרחק כ-3 ק"מ מטירת צבי הם החנו בצד אם הדרך, את מכוניות המשא עימן הגיעו. והחלו לצעוד בחשיכה לכיוון הקיבוץ. בשעה 02:45 פתחו הערבים באש על קיבוץ עין הנצי"ב השוכן לא הרחק מטירת צבי, ייתכן כסוג של פעולת הסחה ופוצצו גשרים בסביבה כדי להפריע לתגבורות להגיע לטירת צבי.
בשעה 3 לפנות בוקר לערך, החלו התוקפים הערבים לירות בנשק אוטומטי ולהפגיז בפגזים את קיבוץ טירת צבי. התוקפים התפזרו על פני שטחים נרחבים בקרבת הקבוץ והתכוונו לתקוף את טירת צבי מכמה כיוונים, בהאמינם שיפתיעו את אנשי הקיבוץ ומגיניו באמצע הלילה בעודם ישנים או במיטתם.הם רק לא ידעו כי המודיעין של ההגנה(הש"י) הצליח בעזרת מודיעים ערבים והאזנות, לגלות את כוונת הערבים לתקוף את טירת צבי. בעקבות מידע זה הוכרז מצב חרום בכל יישובי העמק בכלל ובטירת צבי בפרט. חברי הקיבוץ הדתי החלו בביצורים ועבדו גם בשבתות. רוכז כוח של חי"ש ופלמ"ח בקיבוצי הסביבה. תוכניות ההגנה נבדקו ושופרו. הוקמו עמדות חדשות ושופרו ישנות. ונמתחו גדרי תיל חדשים. המודיעין של ההגנה (הש"י) גילה גם את שעת ההתקפה וכאשר היא התחילה, חברי המשק היו בעמדותיהם דרוכים ומוכנים לבואם של התוקפים. המגינים הבחינו בתוקפים הערבים המתקרבים למשק ונתנו להם להתקרב עד למרחק כמה מאות מטרים מגבול המשק, מבלי לירות אף ירייה אחת. כאשר התקרבו התוקפים הערבים לעמדות המגינים, ניתן האות ואש קטלנית הומטרה על הערבים המתקדמים. מפקדי "צבא ההצלה" ניסו לעודד חייליהם לא להישבר ומנעו מהם לסגת, ושכנעו אותם לתקוף את הקיבוץ מכיוון שני בתקווה למצא נקודת תורפה ברשת ההגנה של הקיבוץ. אולם גם כאן ציפתה לתוקפים הערבים הפתעה לא נעימה כשמגני הקבוץ יורים לעברם ופוגעים בהם, במקביל כוחות "ההגנה" שנערכו ותוגברו באזור תקפו את התוקפים הערביים בגבם. נוכח האש מכל הכיוונים החלו הערבים לסגת כשכדורי המגינים מפילים בהם הרוגים רבים. חלק מהתוקפים הנסוגים מצאו מסתור בין שיחים ועצים במטעי בננות או בחורשות באזור עמק בית שאן.
כעבור זמן מה הגיעה לעזרת התוקפים תגבורת של כמה מאות ערבים מבית שאן ומכפרי הסביבה. כוחות ההגנה ובהם מחלקות מן הפלמ"ח ומן החי"ש, יצאו להתקפת-נגד על האויב. והרגו כמה עשרות הערבים. בשעות הבוקר בזמן שהערבים נמצאו בנסיגה הגיעו למקום כוחות הצבא הבריטי והחלה בקרב התוקפים הערבים מנוסה ובהלה. ערבים רבים נמלטו לעיר בית שאן ואחרים חזרו לעבר הירדן. יחידות "ההגנה" דלקו אחר הנסוגים לעבר הירדן.
בהתקפה על טירת צבי, נהרג חבר הקיבוץ נפתלי פרידלנדר(יוליוס) בן 29 נשוי ואב לבן הוא נקבר בבית העלמין של הקיבוץ. לערבים היו קרוב ל-60 הרוגים ועשרות פצועים. כמה פצועים קשה מקרב התוקפים הערבים הועברו לבית החולים הסקוטי בטבריה. גופות הערבים נותרו בשטח הקרב מאחר שהערבים לא הספיקו לאספן בגלל הופעת הצבא הבריטי. כמה מהגופות הערבים התגלו פזורים בשטח כמה ימים לאחר הקרב.
ניתן לומר התקפת הערבים נכשלה בגלל ירי מדויק של חברי הקיבוץ ובגלל כוחות ההגנה באזור שהתקיפו את הערבים מגבם.
