Beslutet att Ronen Bar, chef för den inre säkerhetstjänsten Shin Bet, skulle avskedas togs den 20 mars.
Benjamin Netanyahu hade vid tillfället en intressekonflikt på grund av Shin Bets pågående utredning av premiärministerns medarbetares kopplingar till Qatar och misstänkta mutbrott, meddelar högsta domstolen på onsdagen. Bar fick heller inte en ordentlig utfrågning innan beslutet om avsked togs.
"En felaktig och olaglig process" låg bakom, enligt domstolen.
Domstolens beslut kommer efter det att Israels regering hävt sitt beslut att sparka Ronen Bar i samband med att han i slutet av april meddelade att han skulle lämna sin post den 15 juni.
Statsåklagare Gali Baharav-Miara meddelar i ett uttalande att hon nu blockerar regeringen från att utse en ny Shin Bet-chef tills "riktlinjer etablerats för att garantera processens integritet", skriver AFP.
Netanyahu och Bar har en historik av osämja.
Bar har tidigare anklagat Netanyahu för att kräva personlig lojalitet och lydnad. Premiärministern ska enligt ett skriftligt uttalande till domstolen vid flera tillfällen exempelvis ha krävt att Shin Bet skulle använda sin spioneriapparat mot regeringskritiska demonstranter.
Enligt premiärministern handlar det hela om att regeringen saknar förtroende för Bar efter dennes "fullständiga misslyckande" vid Hamas terrorattack den 7 oktober 2023.
Shin Bet har i en rapport tagit ansvar för underrättelsemisslyckandet kring attackerna, men också kritiserat det politiska ledarskapet.
