ב-16 בינואר 1991, משלא נענתה עירק לדרישות מועצת הביטחון, החלה המלחמה. המתקפה האווירית נמשכה חמישה שבועות, עד ליום 23 בפברואר, ובמהלכה נפגעו תחילה מערכי הגנת הנ"מ (נגד מטוסים) של עירק, ולאחר מכן מטרות צבאיות אחרות ומטרות אסטרטגיות ברחבי עירק. שלב מתקפת היבשה, למן ה-23 בפברואר, הביא לידי נסיגת עירק מכוויית בתוך שלושה ימים. במנוסתם, שרפו העירקים את כל בארות הנפט הכווייתיות, ושיקומן נמשך חודשים רבים אחר כך. כוחות הקואליציה המשיכו במתקפה אל תוך עירק וכבשו כ-20% משטחה, אולם נמנעו מלכבוש את החלק המרכזי (המאוכלס בצפיפות) ואת בגדד הבירה.

ב-28 בפברואר הכריז הנשיא בוש על הפסקת הלחימה, וב-3 במרס הכריזה מועצת הביטחון על הפסקת אש, לאחר שעירק הודיע באופן רשמי כי היא מקבלת את התנאים שהציבו לה כוחות הקואליציה. בעקבות זאת פינו כוחות הקואליציה את שטח עירק בלא שהביאו להפלתו של סדאם חוסיין, אף שזו הייתה אחת ממטרות המלחמה הלא-מוצהרות. הקואליציה נמנעה מלפורר את עירק בשל שיקולים בינלאומיים ואסטרטגיים: הפלת חוסיין והשמדת צבאו הייתה מאפשרת לכורדים בצפון להכריז על הקמת מדינה משלהם, והדבר היה למורת רוחה של טורקיה, המטופלת בבעיה קשה של מיעוט כורדי בתחומה. 

ארה"ב העדיפה איפוא את השמירה על שלמות עירק, והסתפקה בהטלת איסור על תנועת מטוסים עירקים בצפון המדינה ובדרומה, שנאכף מאז ואילך. לאחר המלחמה הטילה מועצת הביטחון עיצומים כלכליים על עירק, לרבות האיסור למכור נפט אלא למימון הוצאות לצרכים הומניטריים. כן הוצב בעירק צוות בינלאומי של פקחים, בכפוף למועצת הביטחון, שהוטל עליו לוודא כי עירק תשמיד את מאגרי הנשק הלא קונוונציונלי שלה ולא תפתח נשק חדש.

מלחמת המפרץ פגעה פגיעה קשה בפוטנציאל האסטרטגי והצבאי של עירק, לרבות הפוטנציאל הגרעיני שלה. אבדות העירקים נאמדו ב-100,000 איש, לעומת 340 הרוגים לכוחות הקואליציה. בעקבות המלחמה ביססה ארה"ב את מעמדה כמעצמת-על יחידה, והובלטה העובדה שרוסיה שוב אינה יכולה למנוע מהלכים, ששנים אחדות לפני כן היו מעוררים את החשש מפני התנגשות בין-מעצמתית. 
במהלך מלחמת המפרץ הראשונה תקפה עירק את ישראל וירתה לעברה 39 טילי סקאד, רובם נחתו בגוש דן. בשל החשש כי הטילים נושאים נשק כימי, נקראו אזרחי ישראל להתגונן על-ידי חבישת מסכות אב"כ ולהסתגר בחדרים אטומים.

בהתקפות הטילים נהרג אדם אחד, ומספר קורבנות אחרים מתו מסיבות עקיפות, כגון התקפי לב. לאחר התלבטויות קשות ולנוכח דרישתה התקיפה של ארה"ב (שחששה מהסתלקות החברות הערביות מן הקואליציה), החליטה ממשלת ישראל שלא להגיב על מתקפת הטילים העירקית.