11便とは異なり、175便の突入時には、既に多くの人に事態が認識されていたことから、突入の瞬間の映像や写真が多数記録されている[30]。なお、105階に居たエーオン副社長のケビン・コスグローブ（南棟の崩壊時に死亡）が、南棟が崩壊する瞬間まで911番へ電話で状況を伝えていた音声が録音されており[31]、この録音はザカリアス・ムサウイの裁判において証拠として用いられた[32]。
アメリカン航空77便詳細は「アメリカン航空77便テロ事件」を参照

アメリカン航空のボーイング757-200アメリカン航空77便の飛行経路

ワシントンD.C.（ダレス国際空港）発、ロサンゼルス（ロサンゼルス国際空港）行きアメリカン航空77便（AA077; ボーイング757-200：機体記号N644AA）は、乗客58人・乗員6人を乗せて、午前8時20分に出発した。午前8時50分頃までにハイジャックされコックピットを乗っ取られた。直後に進路を北向きに変えた後、南へ転回、その後東へ進路を変えた。最初の進路離脱から3分間は管制塔と機長が交信していたが、その後通信不能となった。

そして午前9時38分、バージニア州アーリントンにあるアメリカ国防総省本庁舎（ペンタゴン）に激突し、爆発炎上した。激突の瞬間の映像がペンタゴンの駐車場の監視カメラによって記録されており、また付近を通行中の多くのドライバーや歩行者によって降下し激突する瞬間が目撃された。

防犯カメラなどの映像によると、機体は水平の状態で地面を滑走しながらペンタゴンに衝突していたが、高速で建築物に激突・炎上したため機体の残骸はほとんど原形を留めていなかった。
ユナイテッド航空93便詳細は「ユナイテッド航空93便テロ事件」を参照

ユナイテッド航空のボーイング757-200（N591UA）ユナイテッド航空93便の飛行経路
ユナイテッド航空93便の墜落跡地にできた穴

ニューアーク（ニューアーク空港）発サンフランシスコ（サンフランシスコ国際空港）行きユナイテッド航空93便（UA093; ボーイング757-200、機体記号N591UA）は、午前8時42分、乗客37人（日本人1人を含む）（乗客37人中4人はテロリスト）・乗員7人を乗せて、滑走路の混雑で30分遅延で出発した。

乗客の機内電話からの通報によると、午前9時27分にハイジャックされ、コックピットを乗っ取られた。オハイオ州クリーブランド付近で進路を南に変え、さらに南東へ向かった。ワシントンD.C.へ向かうことを管制官に通告、標的はアメリカ合衆国議会議事堂かホワイトハウスであったと推測されている。

午前9時57分、機内電話や携帯電話による外部との連絡で、ハイジャックの目的を自爆テロと認識した乗客が機の奪還に乗り出す。午前10時03分、93便は490ノット (563マイル毎時 (906 km/h)) の速度でペンシルベニア州ピッツバーグ郊外シャンクスヴィル（ワシントンD.C. 北西240キロの場所）に墜落した[33]。離着陸時の速度の倍以上の高速で地上に衝突したため、機体の残骸はほとんど原形を留めていなかった。なお、地震計のデータから墜落の時刻を午前10時06分と公式記録と異なる報告がなされたが、後にこの時刻を算出した地震学者本人により撤回されている。

乗客たちがハイジャッカーたちに反撃した際に「Let's Roll.（さあやろうぜ・よし、皆かかれ）」を合図にしたと言われている。この「Let's Roll」は、9・11事件以降のアフガニスタンでの「報復戦争」において一種のスローガンとして用いられた[34]。9・11事件の調査委員会は乗客は操縦室内に進入できなかったと結論づけているが[23]、一部の遺族はCVR音声に乗客が操縦室に進入した証拠が記録されていると主張している[35]。なお、離陸からハイジャック、墜落までの乗員乗客の行動を基にした映画『ユナイテッド93』が2006年に公開された[36]。
被害
ワールドトレードセンター（WTC）ユナイテッド航空175便がツインタワー南棟に突入した瞬間NASAが宇宙から撮影したテロ攻撃の様子[37]自由の女神の背景で炎上しているツインタワー

午前8時46分40秒、ハイジャックされたアメリカン航空11便がワールドトレードセンター北棟 （1 WTC）の北面、93 ? 99階の部分に衝突した[38][39][40]。衝突によってハイジャック機のジェット燃料が引火したことで北棟の高層階では爆発的な火災が発生し、また燃料がエレベーターシャフトを通じて落下したことで地上ロビー等の低層のフロアでも爆発が起こった[39][41]。

衝突から間もなく火災と黒煙は周辺階に広がり始め、8時52分には、過酷な状況に耐えかねて高層階から飛び降りる人々も現れた[42][43]。この時点では、北棟への航空機の突入は（テロ攻撃ではなく）事故であるとの見方が大勢を占めていた[44]。当時の大統領ジョージ・W・ブッシュも第一報を受けて「これはパイロットエラーによる事故だ」と発言した[45]。

午前9時02分59秒、ハイジャックされたユナイテッド航空175便がワールドトレードセンター南棟 (2 WTC) に突入し、南棟は爆発炎上した[46]。ハイジャック機は機体を傾けながら南棟の南面、77 ? 85階の部分に衝突しており[47]、これによって南棟が負った構造的ダメージは北棟と比較してより深刻だった[29]。2機目のジェット機が南棟に衝突した瞬間は既に多数の報道カメラが記録を始めており、一般者も含めた数多のカメラによって様々な角度から捉えられた[30]。この時点で、一連の出来事が事故ではなく故意に起こされた攻撃であることが広く認識された[44][45]。