נערך בין ה-3 באפריל 1948, לשם פריצת הדרך לירושלים ותפישת משלטים לארכה. זה היה מפנה ראשון לטובת הישוב היהודי. החלה התמוטטות הכוח הצבאי של ערביי ארץ-ישראל. יחודו של "נחשון" הוא היותו המבצע הראשון שבו תפשו הכוחות העבריים שטחים. קודם לכן הסתפקו בפריצת הדרך על ידי השיירות. במבצע זה הוחלט לתפוש משלטים וכפרים לאורך הדרך מחולדה לירושלים. מאפיין אחר: לראשונה רוכז כוח ביחידות כה גדולות. עד "נחשון" לא הופעל בעת ובעונה אחת יותר מגדוד. במבצע זה רוכזו כ- 1500 איש (מפלמ"ח ומחטיבות "אלכסנדרוני", "קריתי" ו"גבעתי"). הם פעלו בשלושה גדודים, גם לאור היום, על אף נוכחותו של הצבא הבריטי בארץ. בגלל היקף הכוחות חולקו לראשונה דרגות על-מנת להבחין בין מפקדים לטוראים. ריכוז הכוח חייב לחשוף חזיתות אחרות ולרוקן-כמעט ישובים שונים מכלי-הנשק שלהם. הסתכנות זו איפשרה יצירת נקודת-כובד בחזית ירושלים. ערב הפעולה הגיע משלוח הנשק הראשון מצ'כסלובקיה. על המבצע הוחלט לאחר ששיטת השיירות נכשלה ובירושלים נוצר מחסור במזון ובתחמושת. מפקד המבצע היה שמעון אבידן, מפקד "גבעתי". למבצע היו שתי זרועות: האחת מירושלים והשניה מכיוון חולדה. הפעולות המקדימות היו כיבוש הקסטל ב-3 באפריל ופיצוץ מפקדתו של חסן סלמה ליד רמלה ב-5 בחודש. למחרת השתלטו כוחות "נחשון" על המשלטים בין שער-הגיא ונווה-אילן. לאחר מכן נכבשו חולדה הערבית ודיר-מוחסין וכן מחנות-הצבא הבריטי הגדולים בואדי-סראר (נחל שורק). הכוחות הפועלים נעזרו במטוס-סיור "טייגר-מות" לצורך תצפיות על האוייב. עם כיבוש המשלטים עברה לירושלים שיירה בת 60 מכוניות, אחרי עשרה ימים שלא הגיעה לעיר כל אספקה. בהמשך המבצע הועברו לירושלים עוד שתי שיירות. ב-8 באפריל נכבש הקסטל מחדש על ידי הערבים, לאחר שערב קודם לכן נהרג שם עבדל אקדר חוסייני. למחרת חזרו כוחותינו והשתלטו שוב על הקסטל, שהיה ריק מערבים. ב-11 בחודש נכבש הכפר הערבי קולוניה, ליד מוצא. בתום המבצע חזרו כוחות "נחשון" כל אחד לחטיבתו. ב-20 בחודש נחסמה שוב הדרך לירושלים.