在所有的19名劫机者中，有7人原本就是飞行员，其他人也在各地参加过飞行学校的学习。13人是在2001年4月23日至6月29日之间到达美国的。抵达之后，他们立即分散到全美各地，一般居住在比较偏远的城郊，并且都改了英文名字。在随后的数个月时间里，他们主要在美国的8个州活动 。
这些劫机者出高价弄到汽车驾照，他们租了公寓、设立了银行账户，参加健身俱乐部。他们从网上购买机票，一般到哪儿都是用现金付账 。 美国航空11号航班
第一架遭劫持的飞机是美国航空公司11号航班。飞机于2001年9月11日7点59分从波士顿洛根国际机场起飞飞往洛杉矶。8点14分，飞机攀升到了26000英尺高度，低于最初指定的29000英尺的巡航高度。同时飞机与空塔进行了最后一次常规通信，确认其收到导航指令。通信后16秒钟，空塔命令飞机攀升到35000英尺，但该信息及之后所有尝试联系飞机的信息都没有得到确认。劫机行动展开后，劫机者很快控制了飞机头等逗裂舱，开始释放催泪性毒气、辣雾等刺激性气体，迫使乘客与乘务员向飞机后部靠拢，并声称其持有炸弹。劫机行动开始后约5分钟，机上乘务员Betty Ong通过机上电话联系到美航东南部订票办公室，报告了机上的紧急状况，通话共持续约25分钟。8点21分，收到求助电话后，美航的一位员工立即向美航运营中心报警。8点25分，劫机者试图与旅客进行通话，却误将通话频道切换至塔台。8点28分，接到报警的运营中心通知美航调度员，向塔台报告了飞机的异常情况。之后，航班乘务员Betty Ong和Amy Sweeney多次向塔台和美航航班服务办公室报告机上情况：劫机者刺伤了两名乘务员，无法联络驾驶舱，驾驶舱内装有炸弹。8点26分和8点38分，Betty Ong均称飞机“飞行状况不规律”，并在8点44分中断了通话。同时，Amy Sweeney正向美航航班服务办公室汇报到飞机正“急速下降”、“飞得很低”。
8点46分40秒，美国航空公司第11次航班以大约每小时490英里的速度撞向世界贸易中心一号楼（亦称“北塔”），撞击位置为大楼北方94至98层之间，导致机上所有人员及楼内未知数量人员立即死亡。
联合航空175号航碰缓班
美国联合航空公司175号航班原定从波士顿洛根国际机场飞往洛杉矶，于2001年9月11日8点14分起飞。8点33分，达到31000英尺的预定巡航高度。8点42分至8点46分间，劫机者开始劫机。8点47分，飞机更改了两次灯塔代码。8点51分，飞机偏离了预定高度。1分钟后，塔台开始尝试联络飞机但都没有成功。8时42分，飞机的无线电通讯和应答器关闭，飞机脱离航线。8点52分，机上一名乘客Peter联系到自己的父亲，称劫机者刺杀了两名机长，控制了飞机驾驶舱，还刺伤了一名乘务员，Peter表示“飞机飞行很古怪”。8点58分，飞机飞往纽约。9点整，Peter向父亲打去了第二个电话，报告到“机上情况非常不好”、飞机“飞行不稳定”、“正在下降”。
9点3分11秒，美国联合航空公司第175次航班撞向世界贸易中心二号楼（亦称“南塔”），导致所有机上人员以及塔内未知数量的人员均立即死亡。
美国航空77号航班
美国航空公司77号航班于2001年9月11日8点20分从华盛顿杜勒斯起飞飞往洛杉矶。8点46分，飞机攀升至35000英尺的预定巡航高度。8点51分，飞机最后一次发送常规无线电通信。8点54分，飞机偏离预定航线，转向南面。2分钟后， 飞机异频雷达收发机关闭，塔台与美航调度员多次尝试与飞机沟通，但都没有成功。9点，美航执行副总裁Gerard Arpey得知了第77次航班的状况，由于这已是美航第二架飞机失联，他命令所有东北部没有起飞的美航航班停留在地面。9点10分，美航总部怀疑第77航班已被劫持，决定在全国范围内实施禁飞令。9点12分，机上一名乘客联系到其母亲，据称飞机已被6人劫持，并将乘客转移到飞机后部。9点16分，机上另一名乘客Barbara Olson联系到其丈夫，时任美国副检察长Ted Olson。Olson报告到劫机者持有刀与开箱刀，并将所有的乘客都转移到了飞机后部。9点29分，飞机自动驾驶被取消，飞行高度约7000英尺，位笑指模于五角大楼以西38英里。9点34分，华盛顿里根国家机场向特勤部报告称有一架未知飞机正飞往白宫方向。同时第77次航班在五角大楼西南偏西5英里处，进行了一个330度的转弯，高度降到了2200英尺，朝向五角大楼俯冲。
9点37分46秒，美国联合航空公司第77次航班以高达530英里的时速坠毁在美国国防部五角大楼， 导致机上所有人员及楼内大量军官死亡。
联合航空93号航班
8点42分，美国联合航空公司93号航班从新泽西纽瓦克自由国际机场起飞，飞往旧金山，此时航班已延误超过25分钟。9点23分，第93号航班收到联航飞行调度员发送的警告：“当心任何针对驾驶舱的侵入，已有两架飞机撞上世贸中心”。9时28分，劫机者开始展开攻击，飞机正以35,000英尺的高度飞行，突然下降700英尺。下降11秒后，位于克利夫兰的塔台收到来自飞机的两次无线电通讯，通信中包含机场或副机长喊出的“Mayday”（飞机求救讯号），并伴有搏斗声。9点32分，一名劫机者以机长身份向（或试图向）乘客发表声明，称机上携带有炸弹，示意乘客坐下，飞行记录器表明飞机自动驾驶系统将飞机掉头并飞向东面。9点39分，克利夫兰空中交通控制中心收到劫机者发布的第二份声明，声明称机上有炸弹，飞机正飞回机场，要求乘客坐下，但同联航第175次航班情况相同，该声明并未发布到乘客通话频道而是直接发布至控制中心。这时，乘客与机组人员已经开始联系地面人员，至少有10名乘客和2名机组人员和地面人员联络，机上人员报告称劫机者戴红手帕，迫使乘客向飞机后部转移。同时，一部分机上人员通过地面人员得知了世贸中心遇袭的消息。9点57分，乘客的反击开始，一名乘客在电话中说：“所有人都往头等舱冲去，我也得去了，再见。”9点59分52秒，录音机记录下机内巨大打击声、撞击声、喊叫声、玻璃和盘子破碎声。10点26秒，一名乘客说道：“进入驾驶舱，不然我们死定了！”16秒后，一名乘客吼道：“冲啊！”
10点2分23秒，飞机开始朝下并翻了个身，伴随着乘客持续的反击声，美国联合航空公司第93号航班以580英里时速坠毁在宾夕法尼亚州香克斯维尔的一片空地上，距离华盛顿特区只有约20分钟飞行时间。 上午8时46分，两架美国空军F-15鹰式战斗机从马萨诸塞州空军基地紧急升空前往拦截美国航空公司11次航班，但空军飞行员不知道美国航空公司11次航班的正确位置，东北防空司令部（NEADS）在接下来的数分钟设法确定有关飞机位置。
纽约消防局对袭击做出反应是在上午8时46分，也就是第一架飞机撞击第一座世贸中心塔楼那一刻。纽约消防局第一消防大队大队长在附近街区目睹了第一次撞击，他也是第一位到达现场的指挥员。大约上午8时50分，他按照纽约市消防局的预案，在世贸中心第一座塔楼的大厅内设立了灭火指挥部 。
当电视转播镜头推近到世贸大楼一角时，滚滚浓烟中隐约可见求救者 。 大约上午9时，消防局长接管担任事故总指挥。因为不断掉下的残骸和其他安全因素，他将灭火指挥部从世贸中心1号塔楼大厅转移到西街对面的一处场所，一条8车道的高速公路。指挥员考虑到了塔楼可能会发生有限的、局部的倒塌，但没有想到它们会完全倒塌 。
灭火指挥部转移到西街后，仍有一些消防指挥员留在1号塔楼大厅内，组成了在建筑内进行灭火的战斗单位的灭火指挥部，他们留在大厅内是十分必要的，这样他们就可以利用一些重要的建筑系统，例如警报控制系统、电梯和通信系统 。
几分钟内，消防指挥员就决定集中力量进行营救和撤离。他们派遣消防队员进入楼内帮助数百名被困在电梯、楼梯间和房间内，以及因受伤而无法撤离的人员。他们还命令消防队员确定各层人员全部撤离 。
与此同时，紧急医疗服务组织指挥官也开始划定区域，集结救护车，对伤员进行鉴别归类、治疗并送往医院。紧急医疗服务现场指挥员助理在灭火指挥部中担任全部紧急医疗服务的指挥，向灭火指挥部报告情况 。
上午9时03分，第二架飞机撞击2号塔楼，指挥员们立即调集另外的消防分队注3，并从1号塔楼调派消防分队 。
随着动员升级，调度员命令所有回应的消防分队到世贸中心附近上级指挥员指定的集结地点注4报到。然而，当这些消防分队接近指定区域时，许多分队并没有到指定区域报到，而是直接进入两座塔楼大厅或事故区域的其他地点。结果，上级指挥员不能准确掌握所有消防分队的具体位置。另外，集结失败导致消防分队在进入塔楼大厅之前，不能得到必要的信息和准确方位 。
世贸中心1号塔楼大厅内的指挥员们和他们派入楼内的分队之间的通信联络是零星的。指挥员们有时可以联络到一些分队，有时不能。一些分队也确认有时可以收到无线通信，有时不能。指挥员们不知道他们的讯息是否传送出去，那些分队是否因为忙于救助行动而没有确认收到信息，或者分队回复了，讯息却没有能够传送过来。因为关于处在危险中的市民的报告不断传到大厅中的救援指挥部，所以指挥员们决定继续尝试疏散和拯救市民，尽管存在通信困难 。
世贸中心1号、2号大厅中的指挥员们也不知道塔楼外面发生了什么。他们没有可靠的消息来源，也没有关于事故区域全面形势的外部信息、塔楼的情形和火灾的发展情况。例如，他们无法收到电视报道和来自盘旋在塔楼上空的纽约警察局直升飞机的报告。信息的缺乏限制了他们对全面形势的估计能力 。
紧急医疗服务机构指挥员和救护车也因为无线通信堵塞而面临通信问题，发生这种现象部分原因是两个紧急医疗服务频道在同一频率上。通常指挥频道是指挥员专用的，城市覆盖频道是救护车和紧急医疗服务派遣使用的。大量救护车反复请求被派遣到世贸中心，使得通信堵塞问题加剧 。
无线通信困难是导致紧急医疗服务调度员在9月11日应接不暇的因素之一。除了要与救护车和指挥员联系外，调度员还要根据通过电话或计算机信息从911求救中心和纽约市警察局传来的求救请求而采取行动。他们必须派遣救护车，将行动录入计算机，从众多消息来源中监控信息和接听其他电话。大量的、复杂的关于世贸中心袭击的信息使得调度员们要从他们接到的众多消息来源中核实每件事并迅速采取适当的行动非常困难 。
上午8时46分－10时29分：至少有20名（主要集中在北楼）被大火和浓烟围困在大楼顶楼的人员从高空跳下。 世贸中心倒塌发生在上午9时59分，导致许多市民和第一出动的消防人员死亡。然而，世贸中心1号塔楼中的消防队员和指挥员们最初并不知道正在发生什么事情。许多人以为1号塔楼正发生局部坍塌。当1号塔楼大厅充满碎石和残骸时，在1号大厅指挥部的第一大队指挥员迅速通过移动无线通信下达了撤退命令，但是很多消防队员并没有听到这道命令，一些人得以离开是因为其他战斗员告诉他们指挥部已经下达了撤退命令 。
当消防和紧急医疗服务的指挥员在周围的建筑物中寻找避身处时，世贸中心2号塔楼的倒塌摧毁了西街对面的事故救援指挥部，削弱了指挥和控制机构。消防局长和其他指挥员在上午10时29分1号塔楼的倒塌中丧生，使事故救援临时处于无指挥状态。另外，倒塌发生后，许多紧急医疗服务人员不知道谁在代理紧急医疗服务指挥官 。
上午11时，计划部门的一位高级官员，接替紧急医疗服务指挥官，但是在接下来的近半个小时里，整个事故救援指挥仍不十分清楚。在这段时间里，一些高级消防指挥官都主动重建指挥部，有时导致了多重指挥。上午11时28分，4C城市值班指挥员注6接替消防局长担任事故现场救援指挥官，全面恢复了现场指挥 。 2002年9月11日美国国防部公布了9·11恐怖袭击事件的遇难者和失踪者的统计数字，总数为3025人 。最终的统计数字2996人得以减少是由于统计人员证实并删去了一些重复的名字。
纽约世贸大厦：市政官员称共有70人失踪；医疗机构出具了1400人的死亡证明；有1331人已被证实死亡，但尸体尚未找到。（以上数字不包括10名劫机者 ）在世贸中心大楼遇难的人中，有230人是美国大型金融机构的副总裁。有130人是规模大小不一的证券公司的经纪人，而遇难和失踪者中还有一群特殊的人，他们是343位消防队员 。
美航11次航班：乘客和机组人员共87人死亡。
美联航175次航班：乘客和机组人员共60人死亡。
华盛顿：184人死亡。
五角大楼：125人死亡。
美联航77次航班：乘客和机组人员共59人死亡（不包括5名劫机者）。
宾夕法尼亚州：40人死亡。
美航93次航班：乘客和机组人员共40人死亡（不包括4名劫机者）。
在所有的美国城镇中，43个州的近800个城镇有人在此次事件中遇难。还有一些遇难者来自中国、圭亚那、澳大利亚等14个国家。有三分之二的分居住在纽约和新泽西，其中纽约市的遇难者最多，有929人。位于世贸大楼顶端的世界之窗饭店也有71名雇员遇难，其中的许多人都是新移民 。 世界贸易中心死亡者中，包括来自纽约市消防局的341名消防员和2名医护人员，来自纽约与新泽西港口事务管理局的34名警察，来自纽约市警察局的23名警察，与来自各民营医院的8名紧急医疗技术人员。
有数据显示，至今有至少2518名当年参与搜救的救援人员患癌，当中包括警察、消防员和医护人员。其中一名60多岁的消防队长，因为患癌而导致身体变得非常虚弱，被逼退休 。截至2014年6月，“911受害者赔偿基金”已处理逾千宗癌症索偿个案，大部分情况严重的人已获赔偿，当中115人获赔40万至410万美元（约合人民币247万元至2537万元）不等，但未知有多少救援人员因癌病死亡 。 2001年9月27日上午，美国司法部正式公布了劫持客机并制造此次事件的19名嫌犯的名字和照片。
以下就是美司法部公布的19名劫机分子名单：
涉嫌劫持联合航空公司175号航班并撞毁纽约世贸中心的是：Marwan Al Shehi，Fayez Rashid Ahmed Hassan Al Qadi Banihammad，Mohald Alshehri，Hamza Alghamdi和Ahmed Alghamdi。
涉嫌劫持美国航空公司11号航班并撞毁纽约世贸中心的是：Waleed M. Alshehri，Wail Alshehri，Mohamed Atta，Abdulaziz Alomari和Satam Al Suqami。
涉嫌劫持美国航空公司77号航班并撞毁五角大楼的是：Khalid Al-Midhar，Majed Moqed，Nawaf Alhamzi，Salem Alhamzi和Hani Hanjour。
涉嫌劫持联合航空公司93号航班并在宾西法尼亚郊区坠毁的是：Ahmed Alhaznawi，Ahmed Alnami，Ziad Samir Jarrah和Saeed Alghamdi。
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