"El ejército de Israel atacó varias posiciones militares sirias, que sirvieron para realizar el ataque contra el personal militar ayer", dijeron las fuerzas armadas del Estado hebreo en un comunicado.
Una portavoz militar precisó que la aviación israelí atacó el lado sirio de los Altos del Golán hacia las 03h00 de la madrugada (01h00 GMT).
El ejército sirio se abstuvo hasta el momento de cualquier reacción, según la portavoz.
El primer ministro israelí, Benjamin Netanyahu, había advertido el martes que Israel respondería "con fuerza", tras una explosión en la parte ocupada desde 1967 por el Estado hebreo en la meseta del Golán.
Esa explosión, debida a un ataque contra un jeep militar que transportaba paracaidistas, dejó cuatro soldados heridos, uno de ellos de gravedad.
Los blancos de los ataques aéreos de represalia fueron un campo de entrenamiento del ejército sirio, cuarteles militares y baterías militares, según el comunicado.
El ministro israelí de Defensa, Moshe Yaalon, instó el miércoles al presidente sirio, Bashar al Asad, a dejar de "cooperar" con los enemigos de Israel.
"Consideramos al régimen de Asad responsable de lo que está pasando bajo su autoridad, y si continúa cooperando con elementos terroristas que quieren dañar a Israel, le haremos pagar un precio muy alto", dijo Yaalon.
Este ataque aéreo es el episodio más violento desde la guerra de 1973 en las inmediaciones de la línea de demarcación entre la parte siria e israelí de los Altos del Golán.
Algunas zonas del lado sirio de la meseta del Golán están controladas por los rebeldes que luchan contra las fuerzas de Bashar al Asad, entre ellos grupos yihadistas cuyos heridos son tratados en hospitales en Israel.
Según el Estado hebreo, el movimiento chiita Hezbolá, aliado de Asad y enemigo de Israel, también está presente en el lado sirio del Golán.
- Israel replicará "cuando y donde sea" -
"No toleraremos ningún atentado contra nuestra soberanía, nuestros soldados o nuestros ciudadanos. Responderemos con determinación y con fuerza (...) cuando y donde sea, como hicimos esta noche", añadió Yaalon.
Al igual que numerosos analistas de seguridad israelíes, el general Amos Yadlin estima que el régimen sirio podría estar detrás del ataque del martes contra un jeep militar israelí.
"El ataque de ayer era profesional. No hay lugar a dudas de que los sirios estaban informados y, puede ser, que lo llevaran a cabo en nombre de Hezbolá", indicó Yadlin en una entrevista con la radio militar.
Se trata del tercer incidente en las últimas dos semanas en la frontera septentrional de Israel. Los oficiales israelíes culpan al ejército sirio de complicidad en estos ataques.
Los dos ataques anteriores, el 5 y el 14 de marzo, los atribuyeron a Hezbolá, el movimiento chiita libanés que libró una sangrienta guerra contra Israel en 2006 y que combate junto a Asad en la guerra civil siria.
En esta ocasión, Israel no apuntó directamente a Hezbolá, si bien Netanyahu indicó el martes que el número de "yihadistas y de elementos de Hezbolá" aumenta en la parte siria de los Altos del Golán.
Aunque por ahora nadie reivindicó el atentado del martes, los analistas señalan similitudes con el cometido la semana pasada contra tropas israelíes en la frontera con Líbano, atribuido al Hezbolá.
Israel ocupó la estratégica meseta del Golán en la Guerra de los Seis Días, de 1967, y la anexó en 1981, sin ningún reconocimiento de la comunidad internacional.
Siria e Israel continúan oficialmente en guerra. No obstante, la línea de demarcación en los Altos del Golán está considerada como una frontera tranquila desde el final de la guerra de Yom Kipur en 1973.