1 czerwca 2025 wypłynęła z Sycylii wraz z Rimą Hassan oraz innymi aktywistami na żaglowcu Madleen do wybrzeża Strefy Gazy, aby dostarczyć pomoc humanitarną Palestyńczykom oraz zwrócić uwagę na trwający kryzys humanitarny w Palestynie (zob. wojna Izraela z Hamasem). 9 czerwca znajdujący się na wodach międzynarodowych żaglowiec, którym płynęła, został nielegalnie zatrzymany przez izraelskie siły. Zapowiedziano przewiezienie znajdujących się na nim osób do Izraela i następnie do państw, których są obywatelami. Greta Thunberg na opublikowanym w Internecie nagraniu określiła ich zatrzymanie „porwaniem przez Izrael”.
W lipcu 2025 dołączyła do Globalnej Flotylli Sumud. Flotylia ta według doniesień medialnych stanowi największą cywilną inicjatywę mającą na celu przerwanie blokady Strefy Gazy i planowała rejs w okresie od sierpnia do września 2025. Thunberg pełniła funkcję członkini komitetu sterującego wraz z Thiago Ávilą oraz innymi aktywistami. 1 października 2025 wraz z innymi członkami Flotylli została zatrzymana i pozbawiona wolności przez siły Izraela. Skarżyła się, że była przetrzymywana w celi z pluskwami i miała ograniczony dostęp do żywności i wody. Według relacji innych osadzonych Thunberg miała być bita, ciągnięta za włosy i zmuszano do pozowania z flagami i pocałowania izraelskiej flagi.