北京時間9月11日晚20時42分（即美國東部時間9月11日上午8時42分），載有81名乘客、11名機組人員的美國航空公司11次波音767航班從波士頓飛往洛杉磯，途中遭到劫持，並撞擊世貿大樓的北部塔樓大約80層的地方，大樓被撞出一個大洞，隨即冒出滾滾濃煙，起火燃燒；18分鍾後，人們還沒有從第一次撞擊中清醒過來，原計劃從波士頓飛往洛杉磯，載有65名乘客的聯合航空公司175次航班又遭劫持，從另一個方向猛烈撞入世貿大樓的南部塔樓60層的地方，引起巨大爆炸。第二次撞擊發生後，原本從北部塔樓鎮靜撤離的人們開始驚恐奔逃。紐約世界貿易中心摩天大樓位於曼哈頓鬧市區南端，是紐約乃至美國的象征，它的主體雙塔樓有110層高，共有辦公麵積84萬平方米，樓層分租給世界各國800多個廠商，它地下還設有地鐵站。
飛機撞擊時，正值上班時間。按正常情況，兩座大樓內有5，4000人。
美國立刻對連續的恐怖撞擊做出反應，聯邦民航總署下令關閉紐約地區所有機場，紐約市空港局下令關閉所有橋梁及隧道。但是，沒有人能估計到恐怖分子突然襲擊的規模。9月11日晚21時30分（美國東部時間上午9時30分），從華盛頓飛往洛杉磯，載有64位乘客的美國航空公司77次航班再遭劫持，並撞擊美國國防部五角大樓，撞毀五角大樓部分建築，引發大火，濃煙彌漫中，五角大樓工作人員立即開始撤離和疏散。21時31分，美國總統布什發表談話，稱此次飛機撞擊世貿大樓事件是“一起明顯的恐怖分子攻擊美國的事件”。在布什講話10分鍾後，美國股票交易所停止交易，實行全國戒備，美國曆史上第一次停止全國的航班起飛。國務院、國防部、司法部、財政部等聯邦政府部門和國會工作人員迅速撤離工作崗位。22時許，一架遭劫持的大型民航客機在賓夕法尼亞州西部城市匹茲堡附近的機場北部墜毀。這是一架美國聯合航空公司的波音757客機，機上有38名乘客和7名機組人員。
爆炸似已過去，災難剛剛開始。北京時間9月11日晚22時零5分，世貿大樓南部塔樓轟然倒塌，灰塵和殘骸四處飛濺，大批救援和維持秩序的警察和消防人員沒來得及逃生，被埋在廢墟中。22時10分，在發生了又一次爆炸後，五角大樓的一部分傾塌；22時28分，世貿大樓北部塔樓倒塌。北京時間9月12日晨5時25分，受爆炸衝擊的世貿大樓7號樓倒塌。
從世貿大樓逃出的人們神情恐懼，一位目擊者說，世貿中心周圍煙霧彌漫，把人嗆得難於呼吸。個別人從世貿中心的窗口跳下。從現場不停地抬出死傷者，紐約大街上到處是警笛的鳴響。恐怖、緊張和沮喪的氣氛籠罩著整個紐約和華盛頓。
“9·11”恐怖襲擊，是美國曆史上的一場空前的大災難。近年來，美國不斷遭受國內和國際恐怖主義的襲擊，但這次事件的性質和規模與過去是不可同日而語的。1993年2月，紐約世界貿易中心的停車場發生爆炸，那次受傷的人不少，但死的人隻有5個；1995年4月，一枚汽車炸彈炸毀了俄克拉荷馬市的政府大樓，造成了168人死亡，引起了全國震驚；1998年美國在肯尼亞和坦桑尼亞的大使館遭到襲擊，死亡220多人，但其中隻有12名美國人。
在“9·11”事件中究竟有多少人死亡，現在還難以作確切的統計，但僅紐約一市就有5，000多人失蹤。再拿這次事件與1941年12月的珍珠港事件相比，在那次事件中美國的太平洋艦隊受到重創，但是傷亡人數不到4，000人。此次襲擊的傷亡人數可能數倍於珍珠港事件。夏威夷在遠離美國本土的太平洋中，而此次恐怖主義襲擊的目標卻是美國經濟政治的心髒。慘案活生生地告訴人們，美國對外發動進攻而本土不受襲擊的曆史永遠終結了。
更令人不可思議的是，“9·11”襲擊不是一次行為，而是一連串的行為。據事後初步調查，18名恐怖主義者劫持了4架飛機，這些持有偽造飛機駕駛執照的恐怖主義者，其中就有數人在美國接受過飛行訓練，並在美國生活過一段時間。這說明美國的安全措施顯然漏洞百出，也不排除有美國公民充當內奸、同恐怖主義分子相互策應的可能。正如一位美國前外交官所說，“恐怖集團決不單單是躲在洞穴裏打手機的那些家夥，還包括深藏在美國、德國和其他國家社會內部的整個網絡。”