飞机最初出现问题是在美国时间9月11日上午8点14分。当时，一名地名控制人员与美国航空公司的11次航班失去了联系。这架飞机14分钟前从波士顿起飞，准备飞往目的地洛杉矶。
中断联络10分钟后，地面控制人员听到了异频雷达收发机中陌生的男声：“我们已经控制了几架飞机。保持安静，你们就不会有问题，我们准备返回机场。任何人都不许动，如果有人做任何小动作，你就会给你自己和整个飞机带来灾难。所以最好都别动。”很显然，这名男子在威胁乘客时不小心被雷达收发机录了音。
8点25分，该区其他地面控制人员都接到通知：11次航班已经失踪。8点29分，11次航班离开预定航线，向南朝纽约方向飞去。地面控制中心再次听到机舱传来的声音：“任何人都别动，我们要飞回机场，最好都别做傻事。”
8点40分，联邦航空局通知北美航空防御指挥部：11次航班已经被劫持。当局立即从全国7个空军基地调集14架喷气式战斗机前往救援。但不到几分钟，11次航班已经与纽约世贸北楼相撞。
几乎与此同时，从波士顿飞往洛杉矶的另一架飞机──联合航空公司的175次航班与地面失去联系。8点46分，175次航班上的雷达收发机信号中断。随后，地面得到消息：175航班已经离开预定航线，以每小时900公里的速度直奔纽约市。
8点53分，地面控制人员报告称：“175次航班可能被劫持，与飞机的联络出现问题。”联邦航空局迅速将此情况通知北美航空防御指挥部，6分钟后，两架装备有导弹的F-15战斗机从马萨诸塞州的奥蒂斯空军国民警卫队基地（Otis Air National Guard Base）起飞，赶往救援。
同时，印第安纳波利斯的地面控制人员也在寻找另一架失踪的客机──美国航空公司的77次航班。该客机从华盛顿杜勒斯机场起飞，前往洛杉矶，8点50分与地面失去联系。6分钟以后，飞机的雷达收发机信号中断。
几分钟后，联航175次航班撞向纽约世贸南楼，而此时前来拦截的两架F-15战斗机距此还有8分钟的飞行距离。
9点24分，数架战斗机赶忙前往拦截美航77次航班。随后，地面控制人员发现77次航班改变航向，掉头飞往华盛顿，保卫总统安全的白宫特工处慌忙全面戒备。
9点30分，3架各装备有6枚导弹的F-16战斗机前往拦截。一名自称特工处的男子向77次航班的驾驶员传达命令：“不惜一切代价，必须保住白宫的安全！”
9点38分，77次航班在空中做了一个大幅度的角度转换，降至低空并飞速撞向五角大楼。
就在此前几分钟，一架从新泽西起飞前往旧金山的联航93次航班在克里夫兰改变航线，雷达收发机清晰地传来飞机的争执声。一名男子大声喊道：“赶快出去！”此外，机上不少乘客还给亲友拨通了多次电话，甚至有乘客清楚地表示将与劫机者进行斗争。
10点10分，93次航班在宾夕法尼亚西部坠毁。
至此，3架飞机分别撞向世贸大楼和五角大楼，1架飞机坠毁，前后不到2个小时。在这场浩劫中，世贸姊妹楼全部坍塌，5000多人失踪或丧生，而美国军事最高指挥部五角大楼也被撞得面目全非，200多人丧生。