以色列是中東地區唯一被認為擁有核武器的國家。以色列也被懷疑擁有化學和生物武器。以色列是唯一未加入《核不擴散條約》、《生物武器公約》和《化學武器公約》的聯合國會員國，儘管它於1993年簽署了後者。
以色列奉行刻意模糊的政策，選擇不正式否認或承認其核、化學和生物戰能力；它是唯一採取此策略的核武國家。以色列官員反而歷來重複「以色列不會是第一個在中東引入核武器的國家」。以色列將「引入」解釋為不會測試或正式承認其核武庫。儘管如此，以色列被懷疑在1979年進行了一次秘密核試驗，這與南非的核武器計劃有關，並導致了 Vela 事件。西方國家政府，包括美國，同樣不承認以色列擁有此類能力。
以色列官員，包括總理，曾發表聲明，似乎暗示以色列擁有核武器，包括討論在加薩戰爭中使用核武器的可能性。
以色列以安全威脅為由，拒絕國際社會加入《核不擴散條約》的呼籲，或參與建立中東無大規模殺傷性武器區的談判。以色列的貝京主義描述了其對其他中東國家核設施進行先發制人打擊的行為，包括在1981年轟炸伊拉克的一座反應爐，以及在2007年轟炸敘利亞的一座反應爐。以色列還大規模針對伊朗的核計劃，在2025年的戰爭期間，使用惡意軟體、暗殺以及對反應爐、濃縮設施和其他核設施進行空襲。
以色列沒有簽署《核不擴散條約》（NPT），儘管聯合國大會對此施壓。以色列認為，核控制不能孤立於其他安全問題來實施，只有在該地區所有國家建立和平關係後，才能通過談判達成「一項可相互有效核查的機制，以建立一個中東無化學、生物和核武器以及彈道導彈的區域」來引入控制措施。
以色列普遍被報導擁有未申報的化學戰能力，包括神經性毒劑，以及進攻性生物戰計劃。主要的嫌疑設施是以色列生物研究所（IIBR），該研究所也從事防禦性工作。以色列在「投擲你的麵包」行動中進行了生物戰，在1948年巴勒斯坦戰爭期間，向巴勒斯坦平民散播了傷寒病原體。1992年，一架載有運往以色列生物研究所貨物的以色列貨機，在荷蘭阿姆斯特丹墜毀於一棟公寓樓。倖存者的健康影響以及貨物清單的最終披露，顯示至少有三種用於生產沙林和索曼神經性毒劑的化學前體。以色列使用白磷和催淚瓦斯也被指控違反《化學武器公約》。
以色列用於「原子、生物和化學」武器的集合縮寫是希伯來語縮寫：Aleph – Bet – Kaph（希伯來語：אב"כ 或 אב״ך，意為「原子、生物、化學」）。
據信，以色列在1967年已擁有可運作的核武器能力，並在六日戰爭後立即大規模生產核彈頭。專家估計以色列的核武器儲備量從60枚到多達400枚不等。以色列的熱核武器是否屬於百萬噸級別尚不清楚。據報導，以色列還擁有各種不同的系統，包括中子彈、戰術核武器和手提箱核彈。據信以色列在內蓋夫核研究中心製造其核武器。
2021年，巴勒斯坦根據《禁止核武器條約》向聯合國提交了一份聲明，表示其所知從未 hosting 過核武器，並稱以色列作為佔領國，應對被佔領巴勒斯坦領土內的任何非法核活動負責。
2023年11月5日，在加薩戰爭期間，文化部長阿米哈伊·埃利亞胡表示，在以色列入侵加薩地帶時使用原子武器可能是「一種可能性」。他既不是安全內閣成員，也不是戰爭內閣成員，隨後被暫停參加內閣會議。
核武器運載系統包括耶利哥3導彈，射程為4,800公里至6,500公里（儘管2004年的資料估計其射程可達11,500公里），據信可提供二次打擊能力，以及來自機動式耶利哥2中程彈道導彈的區域覆蓋能力。據信以色列的核彈道導彈埋藏在地下深處，能夠在核攻擊中倖存。此外，據信以色列擁有海上核二次打擊能力，使用可從以色列海軍的「海豚級」潛艇發射的核導彈。以色列空軍擁有F-15I和F-16I「蘇法」戰鬥機，能夠通過機身油箱和空中加油機隊（改裝的波音707）的支援，遠距離運載戰術和戰略核武器。
2006年，時任以色列總理埃胡德·奧爾默特在德國電視台上表示，伊朗「正像美國、法國、以色列、俄羅斯一樣，渴望擁有核武器」，似乎承認以色列擁有核武器。這一承認與以色列政府長期以來對是否擁有核武器採取刻意模糊的政策形成對比。該政策認為以色列「不會是第一個在中東引入核武器的國家」。前國際原子能機構總幹事穆罕默德·巴拉迪認為以色列是一個擁有核武器的國家。關於以色列核計劃的大部分信息來自1986年內蓋夫核研究中心技術員莫迪凱·瓦努努的披露，他因此被判處18年監禁。以色列沒有簽署《核不擴散條約》，但支持建立一個中東無大規模殺傷性武器區。
在加薩戰爭期間，以色列和美國官員就核武器和加薩發表了被形容為種族滅絕意圖的言論。以色列安全分析人士也認為這些言論損害了以色列的核模糊政策。
2023年10月9日，利庫德集團議員塔利·戈特利夫在Twitter上發文，呼籲對耶利哥導彈進行「戰略警戒」，並使用「末日武器」。她繼續說道：「只有一次震撼中東的爆炸才能恢復這個國家的尊嚴、力量和安全！」
文化部長阿米哈伊·埃利亞胡在接受採訪時，對於記者詢問以色列是否應該在加薩「投下一種原子彈」以「殺死所有人」時回答說：「這是一種方式。」他的言論受到了以色列反對派、一些阿拉伯國家、伊朗和中國的批評。巴勒斯坦外交部長里亞德·馬利基向國際原子能機構提出申訴，認為該聲明是「官方承認以色列擁有核武器和大規模殺傷性武器」。埃利亞胡表面上被以色列總理本傑明·內塔尼亞胡暫停內閣職務，但仍通過電話參加會議。埃利亞胡的父親、薩法德首席拉比沙穆埃爾·埃利亞胡重複了這句話：「對加薩使用原子彈確實是一種選擇！」
美國共和黨議員林賽·格雷厄姆、蒂姆·沃爾伯格和蘭迪·芬被批評引用廣島和長崎的原子彈爆炸來支持以色列轟炸加薩地帶。
核武器學者文森特·因東迪認為，美國和以色列官員的言論可能觸犯《種族滅絕公約》的煽動條款，但該公約要求各國在其國內起訴煽動行為。
以色列已簽署但未批准《化學武器公約》（CWC）。1983年的一份中央情報局報告得出結論，以色列可能擁有「持久性和非持久性神經性毒劑、一種芥子氣以及幾種催淚瓦斯」。以色列生物研究所和迪莫納附近的一個設施被懷疑是以色列的化學武器地點。
1993年，美國國會技術評估辦公室的大規模殺傷性武器擴散評估將以色列列為一個普遍報導擁有未申報進攻性化學戰能力的國家。前美國負責化學和生物防禦的副助理國防部長比爾·理查森博士在1998年表示：「我毫不懷疑以色列長期以來一直在從事化學和生物進攻性事務……毫無疑問，他們已經擁有這些東西多年了。」
1983年，中央情報局的一份報告稱，以色列在「發現自己被擁有萌芽化學戰能力的阿拉伯前線國家包圍後，越來越意識到其面臨化學攻擊的脆弱性……在進攻和防禦領域都採取了化學戰準備計劃……有幾個指標使我們相信，他們至少擁有持久性和非持久性神經性毒劑、一種芥子氣以及幾種催淚瓦斯，並配備了合適的運載系統……1976年可能檢測到試驗。1982年末，在內蓋夫沙漠的迪莫納敏感儲存區發現了一個可能的化學戰神經性毒劑生產設施和一個儲存設施。據信，在發達的以色列化學工業內也存在其他化學戰劑生產。
也有猜測認為，化學武器計劃可能位於內斯齊奧納的以色列生物研究所（IIBR）。
1992年，一架飛往特拉維夫的貨機在荷蘭阿姆斯特丹墜毀於一棟公寓樓。隨後的倖存者健康影響以及貨物清單的最終披露，顯示至少有三種用於生產沙林和索曼神經性毒劑的化學前體。
El Al 1862號航班從約翰·甘迺迪國際機場經阿姆斯特丹史基浦機場飛往本·古里安機場。1998年，El Al發言人Nachman Klieman公開透露，該飛機載有190升的甲基膦酸二甲酯（DMMP），該物質後來被列為1993年《化學武器公約》下的附表2化學品，可用於生產包括沙林和索曼在內的 શર્વિક毒劑。根據歐洲聯盟安全研究所學者Jean Pascal Zanders的說法，DMMP是機上三種沙林前體之一，而沙林需要四種前體。該貨物來自一家美國化學工廠，根據當時的國際法規，在美國商務部的許可下運往以色列生物研究所。
以色列聲稱該物質無毒，其預期用途是測試化學武器探測器的過濾器。荷蘭外交部證實，他們早已知道飛機上載有化學品。在海牙工作的El Al律師Robert Polak告訴荷蘭政府，以色列將因「國家安全原因」而不提供信息。根據化學武器網站CWInfo的說法，涉及的數量「不足以製備軍用級別的沙林，但足以製備少量用於測試探測方法和防護服」。以色列裔美國非擴散學者Avner Cohen認為，以色列試圖掩蓋此事，反而引起了對以色列生物研究所的新關注。
白磷彈藥通常被視為燃燒武器或煙霧劑，並未列在1993年《化學武器公約》的物質附表中。然而，2005年，禁止化學武器組織（OPCW）發言人表示，如果白磷彈藥被故意用於其腐蝕性，則根據該公約是被禁止的。巴勒斯坦聲稱以色列使用白磷違反了《化學武器公約》。
在2008-2009年的加薩戰爭中，多家人權組織報導稱，以色列在巴勒斯坦領土加薩地帶的居民區使用了白磷彈藥。2009年7月，以色列承認在戰爭期間使用了白磷，但並非作為反人員武器。
在2014年的加薩戰爭中，人權觀察組織指出，以色列因先前的國際批評而未再使用白磷。
2023年10月，在加薩戰爭開始時，人權觀察組織證實以色列在加薩市使用了白磷。2023年12月1日，巴勒斯坦向禁止化學武器組織發表聲明，呼籲調查以色列在加薩使用白磷的行為是否違反了《化學武器公約》，並批評以色列作為《化學武器公約》簽署國的地位，同時拒絕批准該條約。
以色列在2023年10月至2024年6月期間，在以色列-真主黨衝突期間，也在黎巴嫩南部使用了白磷，造成173人受傷。
以色列使用白磷對巴勒斯坦藝術產生了影響，包括電影、繪畫和詩歌，以及國際藝術作品，例如法醫建築學的展覽。
根據《化學武器公約》，催淚瓦斯，正式稱為防暴劑，被視為化學武器，當作為「戰爭手段」使用時，則違反該條約。以色列軍隊曾對巴勒斯坦人使用催淚瓦斯，包括在第一次起義、第二次起義和2021年以色列-巴勒斯坦危機期間。2025年7月，巴勒斯坦在向禁止化學武器組織發表的一份聲明中聲稱，以色列使用防暴劑作為戰爭手段違反了該公約。
據美國國會技術評估辦公室稱，以色列被懷疑已發展出進攻性生物戰能力。以色列並非《生物武器公約》的簽署國。據推測，內斯齊奧納的以色列生物研究所開發用於化學和生物戰的疫苗和解毒劑。據推測，以色列保留生產和散佈生物武器的現有能力，這很可能是其極其複雜的生物防禦計劃的結果。以色列已採取措施加強其對雙重用途生物技術的出口管制條例。
據稱，以色列情報機構摩薩德使用毒藥暗殺了巴勒斯坦武裝分子瓦迪·哈達德，毒藥可能摻在他的牙膏或巧克力裡。
2025年，巴勒斯坦引用其被以色列佔領為由，阻礙其全面遵守2018年批准的《生物武器公約》。在其向加強該公約的聯合國工作組發表的一份聲明中，其代表團寫道：「我們無法保證我們的土地上是否存在或生產任何生物武器、藥劑或設施，包括在非法定居點，我們也無法確保對此類藥劑或武裝定居者潛在使用的有效海關管制。」
「投擲你的麵包」行動是哈加納（Haganah）及其後以色列國防軍在1948年巴勒斯坦戰爭期間於1948年4月開始的一項絕密生物戰行動。哈加納使用傷寒細菌污染飲用水井，違反了1925年的《日內瓦議定書》。其目標是恐嚇巴勒斯坦阿拉伯人，阻止他們返回被佔領的村莊，並使試圖奪回領土的阿拉伯軍隊處境困難。該行動導致當地巴勒斯坦公民嚴重疾病。在戰爭的最後幾個月，以色列政府下令將生物戰擴展到埃及、黎巴嫩和敘利亞等鄰國，但並未執行。以色列總理戴維·本-古里安和以色列國防軍總參謀長伊蓋爾·亞丁監督並批准了生物戰的使用。
獨立宣言發表後，各個戰前準軍事組織的成員大多加入了以色列國防軍，包括備受爭議的萊希（Lehi）準軍事組織。在1947年建造「撒母耳行動」炸彈的萊希成員，該行動是1947年耶路撒冷中央監獄的自殺式襲擊，後來在以色列軍隊的核、化學和生物武器部門（希伯來語：אב״כ）擔任領導職務。他最初是使用他女友的姓氏入伍的。他的許多工作純粹是防禦性的，例如開發防毒面具，但即使是這些工作也是在極大的保密下進行的。