飛機最初出現問題是在美國時間9月11日上午8點14分。當時，一名地名控制人員與美國航空公司的11次航班失去了聯繫。這架飛機14分鐘前從波士頓起飛，準備飛往目的地洛杉磯。
中斷聯絡10分鐘後，地面控制人員聽到了異頻雷達收發機中陌生的男聲：「我們已經控制了幾架飛機。保持安靜，你們就不會有問題，我們準備返回機場。任何人都不許動，如果有人做任何小動作，你就會給你自己和整個飛機帶來災難。所以最好都別動。」很顯然，這名男子在威脅乘客時不小心被雷達收發機錄了音。
8點25分，該區其他地面控制人員都接到通知：11次航班已經失蹤。8點29分，11次航班離開預定航線，向南朝紐約方向飛去。地面控制中心再次聽到機艙傳來的聲音：「任何人都別動，我們要飛回機場，最好都別做傻事。」
8點40分，聯邦航空局通知北美航空防禦指揮部：11次航班已經被劫持。當局立即從全國7個空軍基地調集14架噴氣式戰鬥機前往救援。但不到幾分鐘，11次航班已經與紐約世貿北樓相撞。
幾乎與此同時，從波士頓飛往洛杉磯的另一架飛機──聯合航空公司的175次航班與地面失去聯繫。8點46分，175次航班上的雷達收發機信號中斷。隨後，地面得到消息：175航班已經離開預定航線，以每小時900公里的速度直奔紐約市。
8點53分，地面控制人員報告稱：「175次航班可能被劫持，與飛機的聯絡出現問題。」聯邦航空局迅速將此情況通知北美航空防禦指揮部，6分鐘後，兩架裝備有導彈的F-15戰鬥機從馬薩諸塞州的奧蒂斯空軍國民警衛隊基地（Otis Air National Guard Base）起飛，趕往救援。
同時，印第安納波利斯的地面控制人員也在尋找另一架失蹤的客機──美國航空公司的77次航班。該客機從華盛頓杜勒斯機場起飛，前往洛杉磯，8點50分與地面失去聯繫。6分鐘以後，飛機的雷達收發機信號中斷。
幾分鐘後，聯航175次航班撞向紐約世貿南樓，而此時前來攔截的兩架F-15戰鬥機距此還有8分鐘的飛行距離。
9點24分，數架戰鬥機趕忙前往攔截美航77次航班。隨後，地面控制人員發現77次航班改變航向，掉頭飛往華盛頓，保衛總統安全的白宮特工處慌忙全面戒備。
9點30分，3架各裝備有6枚導彈的F-16戰鬥機前往攔截。一名自稱特工處的男子向77次航班的駕駛員傳達命令：「不惜一切代價，必須保住白宮的安全！」
9點38分，77次航班在空中做了一個大幅度的角度轉換，降至低空並飛速撞向五角大樓。
就在此前幾分鐘，一架從新澤西起飛前往舊金山的聯航93次航班在克里夫蘭改變航線，雷達收發機清晰地傳來飛機的爭執聲。一名男子大聲喊道：「趕快出去！」此外，機上不少乘客還給親友撥通了多次電話，甚至有乘客清楚地表示將與劫機者進行鬥爭。
10點10分，93次航班在賓夕法尼亞西部墜毀。
至此，3架飛機分別撞向世貿大樓和五角大樓，1架飛機墜毀，前後不到2個小時。在這場浩劫中，世貿姊妹樓全部坍塌，5000多人失蹤或喪生，而美國軍事最高指揮部五角大樓也被撞得面目全非，200多人喪生。