מתחקיר ראשוני של צה"ל שפורסם בחדשות 12 לפלישת מחבלי חמאס למוצב נחל עוז עולה כי החדירה הראשונה בשבת שמחת תורה התבצעה בשעה 06:54 והיא כללה כ-70 מחבלים.
כעבור 6 דקות חדרו למוצב כ-50 מחבלים נוספים שטבחו בחיילים עד לשעה 10:30 אז הצטרפו עוד כ-50 מחבלים. סך הכל על פי התחקיר חדרו לבסיס כ-170 מחבלים.
הזיהוי הראשוני היה בשעה 6:29 אז הבחינו בחמ"ל בשני חמושים רצים לעבר הגדר. דקה לאחר מכן זוהו מחבלים נוספים מפוצצים את הגדר.
כעבור דקה נוספת הכריז הסמג"ד בקשר על "אירוע מורכב". שבע דקות לאחר מכן מחבלי הנוח'בה עברו את הגדר באופן מלא וחדרו לישראל. בשעה 06:40 הוכרז נוהל "פרש טורקי" לטיפול בחדירה מגדר הרצועה.
כעבור 2 דקות הפעילה המ"מ את מערכת "רואה יורה" ופגעה בחלק מהמחבלים, אך כעבור שתי דקות הפסיקה המערכת והמצלמות לפעול.
רק בשעה 06:51 עברה תמונת מצב לפיקוד דרום על מחבלים שנמצאים באזור המוצב. מהתחקיר עלה כי כמות אמצעי הלחימה שנשאו המחבלים הייתה גדולה בהרבה ממה שעמד לרשות הלוחמים.
חלק מהחיילים נכנסו במהלך הקרבות למיגוניות שהפכו למלכודת מוות, הרוב נרצחו או נחטפו.
נציגי צה"ל אמרו למשפחות התצפיתניות כי המחבלים השתמשו בחומר דליק מאוד כדי להצית אש במקומות שונים. חוקר דלקות אמר כי "הם הציתו חומרים שנדלקו והתפשטו, שמכילים גזים רעילים אשר עלולים לגרום לחנק תוך מספר דקות בודדות".
המחבלים נמנעו מלהיכנס לתוך החמ"ל וניהלו את הקרב מהמבואה כשהם משליכים רימונים עם חומר בעירה שכלל גזים. רק שבעה מתוך 22 חיילים הצליחו לברוח דרך החלון.