Benjamin Netanyahu sa att han skulle höja förnya sanktioner när han träffar USA: s president Donald Trump i februari.
Iran har genomfört flera sådana tester sedan ett kärnvapenavtal 2015 som mildrade sanktionerna mot landet.
Det är ännu inte klart vilken typ av missil som avfyrades, eller om den uttryckligen överträdde FN:s resolution.
En resolution från 2010, som hindrade Iran från att utföra något arbete med "ballistiska missiler som kan leverera kärnstridsspetsar", avslutades efter det att kärnvapenaffären med sex världsmakter hade genomförts.
Det ersattes av en ny resolution, 2231, som "uppmanar" Iran att inte vidta någon verksamhet i samband med "ballistiska missiler som är utformade för att kunna leverera kärnvapen".
FN:s säkerhetsråd ska hålla ett möte på tisdag om missiluppskjutningen, på begäran av USA.
I ett inspelat meddelande på sin Facebook-sida sade Netanyahu: "Iransk aggression får inte gå obesvarad".
Netanyahu är en våldsam kritiker av kärnkraftsaffären med Iran, som kräver att den judiska staten utrotas.
Benjamin Netanyahus fördömande av det iranska missiltestet är uppenbarligen avsett att driva den nya Trumpadministrationen att vidta åtgärder mot Teheran.
Iran kommer att stå högt på dagordningen när de två männen möts i mitten av februari, även om det är lika mycket Irans regionala verksamhet som dess missilprogram som oroar israelerna.
Irans missiltester är kontroversiella. Även om de inte bryter mot villkoren i kärnvapenavtalet mellan Iran och stormakterna - detta omfattade inte missilutveckling - kan de mycket väl vara ett brott mot FN:s säkerhetsråds resolution 2231, där Iran uppmanas att inte vidta någon verksamhet i samband med ballistiska robotar som kan leverera kärnvapen.
Iranierna insisterar på att testerna inte är förbjudna, eftersom de inte har några planer för kärnvapen.
Irans lansering kan mycket väl tvinga Mr Trump att ge en tydligare indikation på vilka praktiska åtgärder han avser att vidta mot Teheran.
Iran har inte kommenterat missilernas uppskjutning direkt. När Irans utrikesminister Mohammad Javad Zarif tillfrågades om det vid en nyhetskonferens på tisdagen sade han bara att "missilfrågan inte är en del av kärnvapenaffären".
Iran säger att dess kärnvapenprogram enbart är avsett för fredliga ändamål, men världsmakterna misstänker att landet försöker utveckla kärnvapen.
Vita huset sa att det studerade detaljerna i händelsen.
Amerikanska tjänstemän, som talade på villkor av anonymitet, sade missilen hade brutit upp innan testet var klar.
Men den amerikanske senatorn Bob Corker, ordförande i utskottet för utrikes- och säkerhetspolitik, sade: " Iran kommer inte längre att få ett godkännande för sina upprepade kränkningar av ballistiska robotar."
Mr Trump har tidigare kallat Iran kärnaffär "en katastrof" och föreslog hans administration kommer att överge det.
Men det har fått kritik från ledande personer, däribland den tidigare chefen för CIA, John Brennan.
Brennan, som avgick när president Trump tillträdde, berättade för BBC i slutet av förra året att riva upp avtalet "skulle vara höjden av dårskap" och "katastrof".
Men Mike Pompeo, som efterträdde Brennan som chef för CIA, var en framträdande kritiker av avtalet.
Israels premiärminister har anklagat Iran för att ha genomfört ett missiltest i "brandbrott" mot en resolution från FN:s säkerhetsråd.