2001年9月19日，美国派出战斗机前往波斯湾军事基地。有报导称9.11后美国和英国派出特种部队潜入阿富汗，但被塔利班当局捉获。2001年10月1日，美国、英国和阿富汗都否认了传闻。美国东部时间2001年10月7日下午12点30分（当地时间晚上9点），美国与支援的英国军队发动了对阿富汗的军事袭击，针对塔利班的军事、通讯设施以及可能的恐怖份子训练营投掷了炸弹。
参见2001年美国对阿富汗攻击。奥萨马·本·拉登通过半岛电视台的卫星节目警告布什，如果美国动用核武器的话，他将会使用生化武器作为还击。2001年11月，由美英部队支持的北方联盟控制了首都喀布尔。塔利班被迫撤离至坎大哈。
美国国内反应
政府的各级部门展开了对事件的调查。美国政府在事件发生后立即秘密拘留、逮捕、盘问了至少1200人，大多数是非美国公民的阿拉伯或穆斯林男子。美国司法部也查问了5000名来自中东的男子。政府后来承认，当中只有10到15人与基地组织有关，但是无人牵涉九一一事件。但是依然有500人因触犯移民条例而被监禁，70名以色列人因违反旅游观光签证而被拘留。国会通过了400亿美元紧急拨款，还有大约200亿美元拨款用于航空公司补助。多部被指责为侵犯人身自由，为政府监视民众提供便利的法律也获得通过。2001年10月10日，联邦调查局公布了“FBI恐怖份子通缉令”名单。