מבצע חילוץ החטופים מנוסייראת קיבל את השם "זרעי קיץ", ומוגדר בצה"ל כאחד המורכבים אי פעם לחילוץ בני ערובה. החטופים היו בסביבה אזרחית, מעל לקרקע, בבניינים בני 4-3 קומות. הכוחות הסתערו על שני היעדים שבהם הוחזקו בנפרד, כשנועה הוחזקה בבניין אחד בקומה הראשונה - ואנדריי, שלומי ואלמוג בקומה השלישית בבניין אחר. שני הבניינים היו במרחק של מאות מטרים זה מזה, והחטופים הוחזקו לצד משפחות עזתיות.
חמאס העביר מעת לעת את ארבעת החטופים מדירה לדירה, והחשש היה שאם הכוחות יסתערו רק על בניין אחד - אז מחבלים יברחו עם החטופים בבניין השני. חיל האוויר אסף את המודיעין מהאוויר בימים האחרונים, וצה"ל ושב"כ יצרו תנאים שהספיקו להגיע ליעדים מבלי שהמחבלים יירו קודם בחטופים, כמפתח להצלחת הפעולה. המודלים שנבנו בימ"מ הזכירו לבכירים בצבא את המודלים שהוקמו לצורך מבצע אנטבה - עם מבנים, רחובות ואזורים קטנים לתרגול הפעולה.
הבעיה המרכזית שהתפתחה הייתה בדירה בה הוחזקו אנדריי, אלמוג ושלומי - ושם גם נהרג לוחם הימ"מ ארנון זמורה, שלפי צה"ל "הלך בראש הכוח". החילוץ התנהל תחת אש כבדה, ובמהלך ניתוק המגע רצו עשרות מחבלים עם טילי RPG ומקלעים בסמטאות לעבר היעדים. לכן גם נהרגו אזרחים עזתים בלתי מעורבים בסביבה הצפופה. בצבא אומרים כי "המרחק בין הצלחה לכישלון במבצע כזה הוא כחוט השערה, ולכן הסתייענו בטכנולוגיה יוצאת דופן שהגיעה מאמ"ן ושב"כ. ללא פעילות קרקעית ותמרון בשטח העזתי לא ניתן היה להצליח במבצעים כאלה".
עוד ציינו בצה"ל כי בזכות גבורתו של פקד זמורה התאפשר החילוץ בהצלחה. "לוחמי שב"כ ואמ"ן נכנסו ללוע הארי למחנה פליטים ופרקו בתים במקומות שבהם לא תמרנו", אומרים. "זה אומץ לב ברמה של יהודה המכבי. המבצע תוכנן במשך שבועות ארוכים עם תרגולות, תוכניות חילוץ ואש שהופעלו - לצד תרחישים של מקרים ותגובות".
הכוחות פרצו במקביל לשני הבתים עם אמצעי לחימה מיוחדים, שפותחו לטובת המבצע. מיד לאחר הוצאת החטופים הכוחות החלו לסגת תוך כדי לחימה בעשרות מחבלים - אך הרכב עם שלושת החטופים נתקע, וספג אש אדירה. זה היה הרגע שבו המבצע כמעט הסתבך; כוחות אוגדה 98 זינקו כדי לסייע בקרב החילוץ של הרכב, ומסוקי חילוץ נכנסו לאור יום לעומק הרצועה.
שלוש חטיבות לקחו חלק בקרב החילוץ, שבמהלכו פונה גם זמורה לבית החולים, ושם נקבע מותו. מדובר בחטיבה 7, חטיבת הצנחנים וחטיבת כפיר - בשיתוף פעולה עם שייטת 13, לצד כוחות מיוחדים נוספים. "תוכנית האש שהופעלה הייתה ממוקדת אך עוצמתית ביותר", הוסיפו בצה"ל. "שיתוף הפעולה עם שב"כ וימ"מ עלה בכמה דרגות למערכת מבצעית אחת ובניצוח ראש השב"כ והרמטכ"ל. ארבע מפתחות למבצע: תחבולה, הפתעה, נחישות ועוצמה".
החטופים גם הפעם הוגדרו כ"יהלומים" ברשת הקשר המבצעית. כדי לשמור על המבצע בסודיות, אלפי החיילים בחטיבות שהשתתפו בחילוץ לא ידעו על מהות הפעולה לפני שקרתה כדי לשמר את ההפתעה. רק מספר קטן של מפקדים נחשפו אתמול למבצע וברמות שונות. כוחות אלו הוצבו בנקודות זינוק נכונות, מבלי לחשוף את הסוד.
בפעולה נפצעו גם חיילים באורח קל, בעיקר מרסיסים. חיל האוויר הנחית חימושים בקרב החילוץ עשרות מטרים מהכוחות.