ישראל ביצעה התנקשויות במדענים איראנים בעבר, אך תמיד שמרה על עמימות. סוכנים על אופנועים הצמידו פצצות מגנטיות למכוניות בטהראן, או השתמשו במקלעים בשלט רחוק, כפי שנעשה בחיסול מוחסן פחריזדה ב-2020. אולם ביוני האחרון, ישראל פעלה בגלוי. קצין בכיר בחיל האוויר שהיה מעורב בתכנון המתקפה ציין כי סוף סוף נוצרה "הזדמנות מבצעית" לפעול.
עבור "מבצע נרניה", אנליסטים במודיעין הישראלי הרכיבו רשימה של 100 מדעני הגרעין החשובים ביותר באיראן, וצמצמו אותה לכ-12 יעדים מרכזיים, תוך בניית תיקים מפורטים על עבודתם ותנועותיהם.
המבצע לא היה חף מטעויות ופגיעה באזרחים. הוושינגטון פוסט וארגון התחקירים "Bellingcat" אימתו באופן עצמאי 71 אבדות בנפש בקרב אזרחים בחמש תקיפות שבהן היו מדעני גרעין על הכוונת. האימות נעשה באמצעות צילומי לוויין, איכון וידאו, הודעות אבל ורישומי בתי עלמין.
בתוך איראן, המוסד הפעיל יותר מ-100 סוכנים, שחלקם צוידו ב"נשק מיוחד" המורכב משלושה חלקים לביצוע תקיפות מדויקות על נכסים צבאיים. גורם ביטחוני ישראלי בכיר ציין כי הסוכנים גויסו כדי להתקרב לטהראן ולהתחיל את הפעולה הקרקעית לפני שחיל האוויר הישראלי יוכל להיכנס למרחב האווירי האיראני. הרשויות באיראן איתרו חלק מהמשגרים, אך לא את הטילים או את הרכיב השלישי הסודי של הנשק.
ישראל וארה"ב ניהלו תרגיל הונאה דיפלומטי שנועד להרדים את האיראנים. הנשיא טראמפ אמר לכתבים כי תקיפה ישראלית "בהחלט יכולה לקרות", אך רמז שהוא מעדיף פתרון במשא ומתן. גורמים ישראלים הדליפו מידע על פגישות צפויות ועל סבב שיחות חדש שתוכנן ל-15 ביוני. הדיווחים על קרע כביכול בין נתניהו לממשל טראמפ היו שקריים ונועדו לאפשר את התכנון ללא הפרעה.
אפילו לאחר שהחלה ההפצצה הישראלית, ממשל הנשיא טראמפ עשה ניסיון דיפלומטי אחרון. ב-15 ביוני, הועברה לאיראן בחשאי הצעה דרך קטאר: ארה"ב תסיר את כל הסנקציות על איראן, בתמורה להפסקת התמיכה בארגוני פרוקסי כמו חמאס וחיזבאללה, והחלפת מתקן פורדו ומתקנים אחרים במתקנים שאינם מאפשרים העשרה. איראן דחתה את ההצעה, ומיד לאחר מכן אישר הנשיא טראמפ את הצטרפות הכוחות האמריקניים לתקיפות.
למרות המכה הקשה, איראן נותרה מתריסה. הוושינגטון פוסט דיווח בספטמבר כי מאז סיום המלחמה, איראן האיצה את הבנייה באתר תת-קרקעי מסתורי מדרום לנתנז המכונה "הר המכוש", ומנסה לשקם את מלאי הטילים הבליסטיים שלה בסיוע סין.
התרעות פיקוד העורף