Bilanțul victimelor atentatelor s-a ridicat la 2.978 de morți, dintre care 2.749 la New York.
Turnurile gemene ale World Trade Center, cei mai înalți zgârie-nori din New York, au fost lovite la un interval de câteva minute de două dintre avioanele deturnate.
Primul aparat, un Boeing 767 al companiei American Airlines, având 92 de persoane la bord, dintre care cinci teroriști, a lovit primul turn la ora locală 8:46 (15:46 ora României), distrugând etajele superioare ale clădirii.
La ora locală 9:03 (16:03 ora României), al doilea Boeing, model 767, aparținând companiei United Airlines și având 65 de persoane la bord, dintre care cinci teroriști, a lovit cel de-al doilea turn al World Trade Center, un eveniment care a fost transmis în direct de posturile de televiziune din întreaga lume.
La ora locală 9:43 (16:43 ora României), un Boeing 757 al companiei American Airlines, cu 64 de persoane la bord, dintre care cinci teroriști, s-a prăbușit peste Pentagon, provocând pagube însemnate la fațada vestică a clădirii Ministerului american al Apărării.
Un al patrulea aparat Boeing 757, al companiei United Airlines, care transporta 44 de persoane la bord, dintre care patru teroriști, s-a prăbușit pe un câmp din Pennsylvania, în estul țării. Obiectivul precis al teroriștilor a rămas, până astăzi, necunoscut, la fel ca și împrejurările exacte ale producerii catastrofei. Se pare că unii pasageri, informați prin telefonul mobil despre evenimentele din New York, i-au atacat pe teroriști.
Cele două turnuri ale World Trade Center s-au prăbușit unul după celălalt, turnul sudic la ora locală 10:05 (17:05 ora României), iar cel nordic la 10:28 (17:28 ora României). Sub dărâmături au fost prinse sute de persoane care nu putuseră fi evacuate și mulți salvatori, în timp ce întregul cartier Manhattan a fost acoperit de un nor de fum negru și de praf.
Președintele George W. Bush, care în momentul producerii atentatelor vizita o școală din Florida, a fost condus la o bază militară, din motive de securitate. Reîntors la Washington în cursul aceleiași seri, el și-a afirmat hotărârea de a-i pedepsi pe autorii acestor “atentate rușinoase”, subliniind că nu va face nici o diferență între “teroriștii care au comis aceste acte și cei care îi protejează”.