Den ska undersöka brott begångna av båda sidor i konflikten.
Under Gazakriget 2014 dog 2 251 palestinier och 73 israeler under loppet av en månad.
Bensouda motiverar i ett uttalande på onsdagen utredningen med att hon bedömer att det finns "troliga potentiella mål" för domstolen att ta ställning till.
"Utan rädsla"
Vidare förklarar hon att utredningen kommer att genomföras på ett "oberoende, opartiskt, objektivt" vis och verka "utan rädsla eller till någon (sidas) favör".
Frågan är mycket känslig. ICC beslutade den 5 februari att man har jurisdiktion i fallet, vilket väckte skarp kritik från både Israel och USA.
Israels premiärminister Benjamin Netanyahu sade då att beslutet banade väg för "ren antisemitism" och han lovade då att som premiärminister "bekämpa denna perverterade form av rättvisa med full kraft".
Den palestinska myndigheten som styr på Västbanken välkomnar däremot beskedet och hyllar på onsdagen ICC för att ha fattat ett "angeläget" beslut.
Israel är inte medlem i ICC, vilket däremot den palestinska myndigheten som styr på Västbanken är.
USA uttryckte i februari "allvarlig oro" över en ICC-utredning, bland annat eftersom Israel inte är medlemsstat.
"Beslutet att öppna en utredning följer på en noggrann preliminär undersökning", skriver Bensouda i uttalandet.
Slutar i sommar
Viktigt i sammanhanget är att gambiska Fatou Bensoudas mandat löper ut i juni. Hon har bland annat lett rättegångar som resulterat i fällande domar mot den ugandiske rebelledaren Dominic Ongwen och den kongolesiske milisledaren Bosco Ntaganda.
Hon har också väckt stor uppmärksamhet för beslutet att inleda en utredning om krigsbrott i Afghanistan. Att även misstänkta krigsbrott begångna av amerikanska soldater ska granskas fick USA:s ex-president Donald Trumps regering att införa sanktioner mot Bensouda.
Nu landar beslutet att starta en utredning om krigsbrott i efterträdaren Karim Khans knä. Khan, som är en brittisk jurist, valdes i februari att ersätta Bensouda när hon lämnar ICC i sommar.