O godz. 8.15 rano, 11 września 2001 r., samolot pasażerski American Airlines lot nr 11 z Bostonu do Los Angeles zmienił kurs, kierując się do Nowego Jorku, i o 8.46 uderzył w północną wieżę Światowego Centrum Handlu (WTC) na Manhattanie. 17 minut później drugi samolot, United Airlines 175, staranował południową wieżę WTC. Prezydent George Bush był wówczas w szkole na Florydzie i słuchał w klasie, jak dzieci czytają bajkę. O 9.05 szef jego kancelarii Andrew Card szepnął mu do ucha: „Zaatakowano Amerykę”.
Kolejny porwany samolot, American 77, zawrócił z trasy z Waszyngtonu do LA i skierował się ku stolicy. O godz. 9.37 uderzył w Pentagon. Pół godziny później, pod Shanksville w Pensylwanii, rozbił się czwarty samolot, United 93, zawrócony z trasy do San Francisco. Miał zaatakować Kapitol albo Biały Dom.
O 9.59 runęła południowa wieża WTC, a pół godziny potem północna. We wszystkich atakach zginęło 2996 osób, w tym 19 porywaczy. Większość ofiar to zabici w Nowym Jorku; oprócz pasażerów, załogi oraz pracowników WTC pod gruzami zginęło 341 strażaków, 60 policjantów i 10 ratowników medycznych. W Pentagonie życie straciły 184 osoby, w większości pracownicy siedziby ministerstwa obrony.
Do śledztwa w sprawie zamachu FBI zaangażowało 7 tys. agentów. Już po kilku godzinach znano tożsamość sprawców. Na lotnisku w Bostonie znaleziono bagaż lidera porywaczy Mohameda Atty, przez omyłkę niezaładowany do samolotu. Był w nim list z informacjami o wszystkich 19 terrorystach i z planem akcji. Paszporty trzech porywaczy znalazły się na miejscu katastrof. Tego samego dnia wywiad przechwycił elektroniczne komunikaty niepozostawiające wątpliwości, że atak przeprowadzono na polecenie Osamy ibn Ladena, przywódcy siatki terrorystów ekstremistów islamskich Al-Kaida.