New Yorkban helyi idő szerint 8 óra 46 perckor, majd 9 óra 3 perckor két, terroristák által eltérített utasszállító repülőgépet vezettek a Világkereskedelmi Központ (WTC) két ikertornyába. A tornyok 9 óra 59 perckor, illetve 10 óra 28 perckor leomlottak, a romok alatti tüzet csak december közepére sikerült teljesen eloltani. Egy harmadik eltérített gép 9 óra 37 perckor a védelmi minisztérium, a Pentagon arlingtoni épületére zuhant, lerombolva annak egy részét. Egy negyedik eltérített gép, amelynek vélhetően egy másik washingtoni célpontot (a Kongresszus épületét vagy a Fehér Házat) szemeltek ki, az utasok ellenállása miatt a pennsylvaniai Shanksville-nél zuhant le 10 óra 3 perckor.
A támadásokban a 19 terrorista mellett 2977 ember - 90 ország állampolgárai - vesztette életét, földi maradványaik azonosítása máig sem fejeződött be teljesen. A négy repülőgépen 246 főnyi utas és személyzet tartózkodott, az ikertornyoknál 2606-an haltak meg (közülük 343 a mentésben részt vevő tűzoltó, 72 rendőr volt), a Pentagon elleni támadás 125 halálos áldozatot követelt. A merényletsorozatot az Oszama bin Laden vezette al-Kaida terrorhálózat 2004-ben vállalta magára.
A támadások miatt példátlan módon több napra lezárták az amerikai légteret a polgári repülőgépek előtt, a fegyveres erőket fokozott harckészültségbe helyezték. George W. Bush elnök közölte: az Egyesült Államok felkutatja a felelősöket és igazságot szolgáltat, nem téve különbséget az elkövetők és a nekik menedéket nyújtók között. Bush 2001. október 26-án írta alá az emberi jogi szervezetek által hevesen bírált, a Kongresszus által három nap alatt elfogadott "hazafias törvényt", amely sokkal szélesebb jogkört biztosított a hatóságoknak, korlátozva a polgári szabadságjogokat. A második világháború utáni legnagyobb közigazgatási reform keretében létrehozták a belbiztonsági minisztériumot, átszervezték a titkosszolgálatokat; világszerte megszigorodtak a repülésbiztonsági intézkedések.
Bush elnök 2003-ban szeptember 11-ét nemzeti ima- és emléknapnak, a hazafiság napjának, 2009-ben Barack Obama elnök a szolgálat és emlékezés napjának nyilvánította. A ledőlt ikertornyok helyén a merényletek tizedik évfordulójára emlékzuhatagot alakítottak ki, a fal peremére az áldozatok nevét írták fel. A részben föld alatti nemzeti emlékmúzeum 2014-ben nyílt meg. 2017 óta áll a NATO brüsszeli központjának kertjében a terrortámadások áldozatainak emlékműve, az egyik leomlott ikertorony egyik vasbeton darabja. Az áldozatok tiszteletére Arlingtonban és Shanksville-ben is emlékművet állítottak. New Yorkban minden év szeptember 11-én lélekharangok megkondítása közben olvassák fel a halálos áldozatok neveit.
A romba dőlt WTC helyén hét felhőkarcolóból álló új épületegyüttes készül, amelyek közül eddig négy készült el. A 2014-ben átadott, az Egyesült Államok létrejöttének dátumára utaló 1776 láb (541 méter) magas One World Trade Center a nyugati félteke legmagasabb épülete.
Az Egyesült Államok 2001. október 7-én hadműveletet indított az al-Kaida vezetőjének, Oszama bin Ladennek menedéket nyújtó afganisztáni tálibok ellen, megdöntve hatalmukat. Az amerikai történelem leghosszabb háborúja 2021. augusztus 30-án ért véget, az Afganisztánban már augusztus 15-én hatalomra került tálibok átmeneti kormánya hivatalosan az Amerika elleni terrortámadás 20. évfordulóján, 2021. szeptember 11-én kezdte meg működését.
Oszama bin Ladennel 2011. május 2-án pakisztáni területen végzett egy amerikai kommandó, a merényletek egyik fő szervezőjének tartott Ajmán az-Zavahirivel 2022. július 31-én végzett amerikai dróntámadás Kabulban. A terrorcselekmények kitervelője és irányítója, Hálid Sejk Mohamed és négy bűntársa 2003-ban került amerikai kézre. A guantánamói haditengerészeti támaszponton kialakított fogolytáborban raboskodó öt férfi ellen 2012-ben emeltek vádat terrortevékenységre való összeesküvés, civilek elleni támadások, szándékos emberölés és sebesülések okozása, háborús bűnök, repülőgépek megsemmisítése miatt, de perük még nem kezdődött el. A terroristákkal idén augusztusban vádalkut kötöttek, amellyel elkerülhették volna a halálbüntetést, de ezt a hatalmas felháborodás miatt két nappal később visszavonták.
Az amerikai törvényhozás - Barack Obama elnök vétója ellenére - 2016 szeptemberében törvényt szavazott meg, amely lehetővé teszi, hogy a terrortámadások áldozatainak hozzátartozói perelhessék a bűnrészességgel gyanúsított országokat, köztük Szaúd-Arábiát (a 19 elkövető közül 15 szaúdi állampolgár volt). A Kongresszus állandó kompenzációs alapot hozott létre azoknak a rendőröknek, tűzoltóknak és segélymunkásoknak, akik a terrortámadások utáni mentés során szenvedtek egészségkárosodást, a törvényt Donald Trump elnök 2019. július 29-én írta alá.
Joe Biden elnök 2021. szeptember 3-án elnöki rendeletben írta elő a terrortámadásokhoz kapcsolódó titkosított kormányzati dokumentumok felülvizsgálatát. 2022-ben, a tragédia évfordulóján az al-Kaida 250 oldalas iratot jelentetett meg az interneten a terrortámadások menetéről.
