30 października na wniosek dyplomacji amerykańskiej zebrała się Rada Bezpieczeństwa ONZ. Opracowano wówczas projekt rezolucji wzywającej Izrael do wycofania wojsk na linię rozejmową z 1948 roku, a wszystkich członków ONZ do wstrzymania wszelkiej pomocy (wojskowej, gospodarczej, finansowej) dla tego państwa.
Natomiast ZSRR udzielił pełnego poparcia Kairowi. 4 listopada sowieckie MSZ przekazało rządom Wielkiej Brytanii i Francji noty potępiające bombardowanie Egiptu oraz zamknięcie części akwenów Morza Śródziemnego i Czerwonego dla żeglugi handlowej. Moskwa określiła działania brytyjsko-francuskie jako bezprawne i ostrzegła przed następstwami agresji. 5 listopada przewodniczący Rady Ministrów ZSRR Bułganin wysłał list do prezydenta Stanów Zjednoczonych Dwighta Eisenhowera z propozycją wspólnych działań VI Floty USA oraz sowieckiej Eskadry Śródziemnomorskiej w celu przywrócenia pokoju na Bliskim Wschodzie.
Amerykanie stwierdzili jednak, że Moskwa w pierwszej kolejności powinna wycofać swoje wojska z Węgier, gdzie trwała sowiecka interwencja wojskowa przeciwko niepodległościowej rewolucji. Równocześnie Bułganin wystosował osobiste listy do premierów Molleta i Edena, grożąc wprost użyciem broni atomowej w razie kontynuowania operacji zbrojnej przeciwko Egiptowi. To ultimatum wywarło szokujące wrażenie na rządach Francji i Wielkiej Brytanii. Ponieważ Amerykanie odmówili Paryżowi i Londynowi pomocy w razie rozszerzenia się konfliktu, nie pozostało im nic innego, jak przerwać działania wojenne.
Walczące strony miały rozdzielić oddziały międzynarodowe występujące pod flagą ONZ (tzw. siły UNEF). 16 listopada w Port Saidzie wylądowali żołnierze duńscy. W następnych dniach przybyły kontyngenty wojskowe z Brazylii, Kanady, Kolumbii, Finlandii, Indii, Indonezji, Norwegii, Jugosławii i Szwecji. Ich liczebność osiągnęła ok. 6 tys. ludzi. Wojska ONZ nadzorowały wycofywanie sił interwencyjnych do 22 grudnia. Następnie zostały przesunięte na Synaj, z którego wycofały się oddziały izraelskie.
Nie obyło się bez komplikacji, gdyż Izraelczycy pozostali w Strefie Gazy i Szarm asz-Szajch, uzależniając opuszczenie tych terenów od otwarcia cieśniny Tiran dla żeglugi izraelskiej oraz likwidacji baz fedainów w Gazie. Jednak wobec presji amerykańskiej Izrael ostatecznie dał za wygraną i wycofał żołnierzy. Mimo to państwo żydowskie wyszło zwycięsko z tej wojny. Zyskało ponad dekadę wytchnienia, którą wykorzystało do rozbudowy swego potencjału militarnego. Podczas następnego konfliktu z Egiptem i innymi państwami arabskimi w 1967 roku mogło już rozgromić przeciwników samodzielnie.
