Vào ngày 2 tháng 8 năm 1990, Iraq dưới sự lãnh đạo của tổng thống Saddam Hussein đã xâm chiếm Kuwait. Đến giữa tháng, Tổng thống Mỹ George H. W. Bush, căn cứ vào học thuyết Carter, đã gửi các đơn vị đầu tiên trong số nhiều trăm ngàn quân đến Ả-rập Xê-út và Vùng Vịnh Ba Tư cùng với một lực lượng hải quân hỗ trợ hùng hậu, hợp lực cùng lực lượng liên quân đa quốc gia để kháng cự lại Iraq.

Chuyến đi đến khu vực Tây Thái Bình Dương kéo dài bốn tháng của Missouri được dự tính khởi hành vào tháng 9 bị hoãn lại chỉ vài ngày trước khi nó dự định khởi hành. Nó được đặt trong tình trạng chờ đợi dự bị để được động viên chuyển sang hoạt động tại Trung Đông. Missouri khởi hành vào ngày 13 tháng 11 năm 1990 tại bến tàu 9 ở Long Beach, đi ngang qua Hawaii và Philippines trên đường đi đến vùng biển vịnh Ba Tư đầy sôi động. Trên đường đi nó còn ghé qua vịnh Subic và bãi biển Pattaya, Thái Lan, trước khi đi ngang eo biển Hormuz ngày 3 tháng 1 năm 1991. Trong các hoạt động tiếp theo sau dẫn đến Chiến dịch Bão táp Sa Mạc, Missouri đã chuẩn bị để phóng tên lửa Tomahawk Land Attack Missiles (phiên bản tấn công đất liền) và bắn phá bằng hải pháo để yểm trợ theo yêu cầu.[9]

Missouri bắn quả tên lửa Tomahawk đầu tiên vào các mục tiêu Iraq vào lúc 01 giờ 40 phút ngày 17 tháng 1 năm 1991, và bắn thêm 27 quả tên lửa khác trong năm ngày tiếp theo sau.[9] Ngày 29 tháng 1 năm 1991 chiếc tàu hộ tống lớp Oliver Hazard Perry Curts sử dụng các thiết bị sonar dò mìn tiên tiến dẫn đường cho Missouri hướng lên phía Bắc. Trong hoạt động bắn phá bằng hải pháo đầu tiên trong Chiến tranh Vùng Vịnh, nó sử dụng các khẩu pháo 406 mm (16 inch) trong chiến đấu lần đầu tiên kể từ tháng 3 năm 1953 ngoài khơi Triều Tiên.[32] Chiếc thiết giáp hạm đã tiến hành bắn phá vào các lực lượng Iraq đang phòng thủ bờ biển chiếm đóng Kuwait vào đêm 3 tháng 2, bắn 112 quả đạn 406 mm trong ba ngày tiếp theo sau cho đến khi được thay phiên bởi chiếc thiết giáp hạm chị em USS Wisconsin. Missouri sau đó bắn thêm 60 quả đạn ngoài khơi Khafji trong các ngày 11 và 12 tháng 2 trước khi di chuyển lên phía Bắc đảo Faylaka. Sau khi các tàu quét mìn dọn sạch một lối đi ngang qua hệ thống phòng thủ của Iraq, Missouri bắn 133 phát đạn trong bốn đợt bắn phá ven bờ nhằm chuẩn bị cho cuộc đổ bộ nghi binh vào bờ biển Kuwait sáng ngày 23 tháng 2.[9] Sự bắn phá dồn dập đã thu hút sự chú ý của phía Iraq; và để đáp trả lại các loạt đạn pháo, Iraq đã bắn hai tên lửa HY-2 Silkworm nhắm vào chiếc thiết giáp hạm, một quả đã bắn trượt,[2] trong khi quả còn lại bị bắn chặn bởi một tên lửa GWS-30 Sea Dart phóng đi từ tàu khu trục phòng không Anh Quốc HMS Gloucester[9] trong vòng 90 giây và rơi xuống biển phía trước chiếc Missouri 630 m (700 yard).[33]

Trong chiến tranh Vùng Vịnh, Missouri đã can dự vào một sự cố bắn nhầm cùng với tàu hộ tống lớp Oliver Hazard Perry USS Jarrett. Căn cứ vào báo cáo chính thức, vào ngày 25 tháng 2, khẩu pháo Phalanx của chiếc Jarrett đã bắn nhầm vào pháo sáng được Missouri bắn ra để phản công tên lửa đối phương, và những viên đạn lạc đã trúng phải chiếc Missouri, một viên xuyên qua vách ngăn và dính vào lối đi nội bộ trong tàu. Một viên khác bắn trúng ống khói và đi xuyên qua toàn bộ. Một thủy thủ trên chiếc Missouri bị thương nhẹ khi một mảnh vỡ văng trúng vào cổ. Tuy nhiên, những ai quen thuộc với tai nạn đều tỏ ra hoài nghi về báo cáo này, vì chiếc Jarrett đang ở khoảng cách trên 3 km (2 dặm) vào lúc đó, và đặc tính của pháo sáng bình thường không thể khiến pháo Phalanx xem nó là một mối đe dọa và đánh chặn.[34] Không có gì phải bàn cãi là các quả đạn bắn trúng chiếc Missouri là của chiếc Jarrett, và đây là một tai nạn. Mối nghi ngờ là một xạ thủ pháo Phalanx trên chiếc Jarrett có thể đã bắn vài loạt bằng cách thủ công, cho dù không có chứng cứ nào cho giả thuyết này.[2][35]

Trong chiến tranh Vùng Vịnh, Missouri còn hỗ trợ lực lượng liên quân trong việc dọn mìn do phía Iraq thả xuống vịnh Ba Tư. Cho đến khi chiến tranh kết thúc Missouri đã phá hủy ít nhất 15 mìn.[33]

Khi các hoạt động tác chiến tiến triển bên ngoài tầm bắn của đạn pháo vào ngày 26 tháng 2, Missouri tiến hành các hoạt động tuần tra và thực thi giải giáp ở khu vực phía Bắc vịnh Ba Tư cho đến khi quay trở về nhà ngày 21 tháng 3 năm 1991. Sau khi dừng chân tại Fremantle và Hobart, Australia, con tàu ghé thăm Trân Châu Cảng trước khi về đến Mỹ vào tháng 4. Trong suốt thời gian còn lại của năm, chiếc tàu chiến thực hiện huấn luyện và các hoạt động tại chỗ, kể cả "Hành trình Tưởng niệm" vào ngày 7 tháng 12 năm 1991 nhân dịp kỷ niệm 50 năm diễn ra cuộc tấn công Trân Châu Cảng vào năm 1941. Trong dịp này, Missouri đã đón lên tàu Tổng thống George H. W. Bush, cuộc thăm viếng đầu tiên của Tổng thống Hoa Kỳ lên con tàu kể từ khi Harry S. Truman bước chân lên chiếc thiết giáp hạm vào tháng 9 năm 1947.[9]