Et charterfly med 127 menn, kvinner og barn om bord satte ved midnatt kursen for Juba i Sør-Sudan.
Israelsk politi har den siste uka pågrepet hundrevis av sørsudanere, etter at en domstol slo fast at de ikke har krav på flyktningstatus.
Sør-Sudans regjering, som er svært velvillig innstilt til Israel, har ingen innvendinger mot hjemsendelsen.
Nært forhold
Israel støttet i flere tiår SPLA-geriljaen i Sør-Sudan i deres kamp for løsrivelse fra det muslimske Nord-Sudan.
Etter uavhengigheten er forholdet ytterligere styrket og myndighetene i Sør-Sudan håper på israelske investeringer innen olje- og jordbrukssektoren.
En talsmann for sørsudanske myndigheter, Clement T. Dominic, opplyser at landet nå vil etablere ambassade i Jerusalem.
Sør-Sudan blir i så fall det første land i verden som gjør dette og som dermed anerkjenner Israels krav på Jerusalem som sin evige og udelelige hovedstad.
Frivillig
De fleste av sørsudanerne som satt på flyet natt til mandag, hadde frivillig gått med på hjemsendelse. Israel lokket med drøyt 7.500 kroner i reisepenger per voksen, samt 2.300 kroner per barn.
Hundrevis av afrikanere som motsetter seg hjemsendelse, er de siste ukene pågrepet i Israel, de fleste av dem sørsudanere.
– Hittil har 500 gått med på å reise frivillig, mens 300 er arrestert, opplyser en talskvinne for myndighetene, Sabine Hadad.
Israels innenriksminister Eli Yishai har lovet å tømme landet for ulovlige innvandrere og har varslet ukentlige flylaster til Sør-Sudan og Elfenbenskysten.
Planen er også å sende hjem eritreere og sudanere, men dette kan by på problemer ettersom myndighetene i disse landene ikke ønsker å ta imot dem.
Rasistiske slagord
Israelske myndigheter anslår at 60.000 afrikanere har ulovlig opphold i landet, etter å ha sneket seg over grensa fra Egypt.
Den siste måneden har det vært flere store demonstasjoner mot afrikanske innvandrere. I Tel Aviv raserte demonstranter i forrige måned butikker drevet av afrikanere og ropte rasistiske slagord som «kast de svarte ut».
Statsminister Benjamin Netanyahu har hevdet at afrikanere er i ferd med å «oversvømme» Israel og at dette truer «landets karakter».