Avant 1979, l’Iran du Shah et Israël coopéraient discrètement sur plusieurs plans stratégiques. Selon plusieurs historiens, dont Trita Parsi, un projet confidentiel nommé « Saphir » aurait vu Israël fournir un appui technique dans le domaine nucléaire à l’Iran impérial, dans le cadre de son programme civil soutenu par les États-Unis. En retour, l’Iran garantissait à Israël un approvisionnement en pétrole via l’oléoduc Eilat-Ashkelon, dans une entente énergique restée longtemps non declare.
La révolution islamique de 1979 met brutalement fin à cette coopération. Les relations diplomatiques sont rompues, l’ambassade israélienne à Téhéran est transférée à l’OLP, et toute assistance cesse. Toutefois, comme le soulignent les chercheurs du Washington Institute for Near East Policy, les connaissances accumulées durant cette période offrent à Israël une base précieuse pour comprendre les infrastructures nucléaires iraniennes dès leurs origines.
À partir des années 1990, la surveillance israélienne s’intensifie. En 2002, l’organisation d’opposition iranienne NCRI (National Council of Resistance of Iran) révèle publiquement l’existence des sites nucléaires secrets de Natanz et Arak. Cette révélation, confirmée ensuite par l’AIEA, déclenche une mobilisation accrue du Mossad, selon The New York Times (août 2004), visant à établir une cartographie précise des infrastructures nucléaires : emplacements, chaînes logistiques, noms de scientifiques impliqués.
En 2010, un tournant majeur est atteint avec le déploiement du virus Stuxnet, attribué par The Washington Post et The Guardian à une coopération israélo-américaine. Le malware, conçu pour saboter les centrifugeuses à uranium, ralentit considérablement le programme iranien. Dans le même temps, plusieurs scientifiques iraniens sont tués dans des attaques ciblées entre 2010 et 2012, qu’Israël n’a jamais revendiquées, mais que Foreign Policy et Der Spiegel ont attribuées aux services israéliens.