Ve 4.30 překonali palestinští teroristé s pomocí nic netušících amerických atletů plot olympijské vesnice. S pomocí ukradených klíčů vnikli do dvou apartmánů na Connollystrasse 31, které obýval izraelský olympijský tým. Jako první zaznamenal jejich vstup Josef Guttfreund. Vstal, aby se podíval, a útočníky spatřil v okamžiku, kdy vstupovali dovnitř. Vykřikl: „Kluci utíkejte“ a celou váhou svých 140 kg nalehl na dveře, čímž se pokusil palestinským teroristům zabránit v průniku dovnitř. Díky Gutfreundově duchapřítomnosti se podařilo trenérů vzpěračů podařilo ze sousedního bytu uniknout. Ostatní, kteří zůstali, byli poté, co útočníci překonali Gutfreunda, nahnáni do jednoho z bytů v prvním patře budovy. Tam jeden z rukojmí Moše Weinberg zaútočil na Issu a povalil ho na zem. Další z útočníků prostřelil Weinbergovi tvář. Všichni zajatí sportovci byli spoutání. Poté k nim byli přivedeni další členové izraelské výpravy, kteří bydleli v jiné části domu. Při jejich transportu se podařilo G. Tsabarimu uniknout, zatímco J. Guttfreund byl zastřelen. Členové palestinsko-arabského teroristického komanda byli Muhamed Marsala („Issa“), velitel akce, Jusef Nazzal („Tonny“), zástupce velitele, Adnan Al-Jišej („Denawi“), Džamal Al-Jišej („Samir“), Mohamad Safadi („Badran“), Chalkid Džavád („Salah“), Afif Ahmed Hamid („Paolo“), Ahmed Thaa („Abu hala“).
Palestinští teroristé požadovali výměnou za rukojmí propuštění 234 palestinsko-arabských vězňů v Izraeli a dvou německých teroristů U. Meinhofové a A. Badera z Frakce Rudé armády (RAF) uvězněných v Německu a jejich bezpečný odchod do Egypta. Únosci požadovali propuštění všech vězněných do 9:00 dopoledne ještě téhož dne, jinak bude každou hodinu zabit jeden rukojmí. V 8:45 německá strana požádala o prodloužení konce ultimáta. Issa souhlasil a prodloužil ho na poledne. V 10:45 byla vytvořena krizová komise, která se skládala D. Genschera, B. Mercka, M. Schreibera. V té chvíli neměla Německá spolková republika k dispozici žádný vyjednávací tým ani zásahovou jednotku schopnou rukojmí osvobodit. Krizová komise, která vyjednávání vedla a s únosci jednala jako s kriminálníky. Izrael odmítl splnit požadavky únosců, ale nabídl vyslání protiteroristického komanda Sajeret Matkal. Celá věc byla velmi komplikovaná tím, že podle německého federálního práva nesmí německá spolková vláda do Bavorska žádného vojáka. Řešení celé krize spočívalo na bavorské vládě, která jakoukoliv intervenci zvenčí odmítla.
Issa na žádost vyjednavačů postupně prodlužoval termín uplynutí ultimáta (na 13:00, na 15:00, na 17:00). V 16:30 Issa žádal, aby bylo teroristům i rukojmím umožněno odletět do Egypta případně do Maroka.Tento požadavek vyjednavači odmítli. Vyjednavači Genscher a Toeger navštívili v 17:05 rukojmí a zeptali se jich, jestli jsou ochotni odletět se svými únosci do ciziny. Rukojmí souhlasili. Mezitím dál probíhaly soutěže, teprve na nátlak veřejnosti byly přerušeny dvanáct hodin po vraždě prvního sportovce. Po 22. hodině nastoupili únosci společně s rukojmími do připraveného autobusu, který je převezl k dvě stě metrů vzdáleným připraveným vrtulníkům, které měly všechny přepravit na Fürstenfeldbrucké vojenské letiště. Z Fürstenfeldbruckého letiště mělo na základě dohody odstartovat letadlo do některé arabské země. Ve skutečnosti neměli bavorští představitelé v plánu nechat teroristy opustit Německo. Na letišti byla připravená narychlo sestavená policejní jednotka, která měla zajmout nebo zlikvidovat únosce a osvobodit rukojmí. Oba vrtulníky přistály ve 22:36 na Fürstenfeldbruckém letišti. Tony a Issa zkontrolovali přistavený Boeing 727, který krátce před tím opustilo 12 policistů.
Ve 22:40 se Issa a Tony vraceli z prohlídky Boxingu, dostali policejní odstřelovači rozkaz k palbě. Zasáhli však pouze jednoho z únosců, kterého neutralizovali. Ostatní se skryli za vrtulníky a opětovali palbu. Krátce na to byl zásahem do nohy zraněn Tony. Únosci postupně zničili všechny světlomety ozařující letištní plochu. Vše se ponořilo do tmy. Před půlnocí se na letištní ploše objevily obrněné vozy. Jeden únosce hodil do jednoho z vrtulníků odjištěný granát. Ten explodoval a krátce na to nádrže vrtulníku. V tomto vrtulníků zahynuli tři ze čtyř rukojmí, čtvrtý zahynul krátce na to udušením. Chvíli poté další únosce v druhém z vrtulníků postřílel zbývajících spoutaných pět rukojmí. Mezi oběti palestinského teroristického útoku patřili Josef Gutfreund, Amicur Šapitó, Andrej Spitzer, Kehat Šorra, Jakov Sprinter, Moše Weinberg, David Berger, Eliezer Halfin, Mark Slavin, Josef Romano, Zev Friedman. Poté, co byli zabiti rukojmí, se zbývající únosci, kteří přežili, pokusili utéct. Německá policie zastřelila Tonyho na nedalekém parkovišti. Po hodinové honičce byli zbývající tři teroristé zadrženi policií podél rozjezdové dráhy.
Jako odplatu za mnichovský masakr izraelských sportovců provedla IDF několik leteckých úderů na základny Fatahu v Libanonu a Sýrii. Izrael se rozhodl ke kontroverzní, leč ospravedlnitelné akci. Později Izrael naplánoval operaci Boží hněv, která měla za cíl zlikvidovat všechny teroristy, kteří se na masakru podíleli. Na operaci se podílel Mosad a Šim Bet a zvláštní jednotka IDF Sajeret Metkal. První náznaky o možné odvetné operaci proti plánovačům masakru se objevily 6. září 1972 na zasedání izraelské vlády pod vedením Goldy Meirové. Zde se objevila idea cíleného úderu proti jednotlivým osobám zodpovědným za masakr v Mnichově. Později byl vytvořen Výbor X, v němž zasedala Golda Meirová, A. Jariv, M. Dajan. Výbor X měl schvalovat či zamítat výběr cílů z řad palestinských militantních skupin. Výběr cílů a shromažďováním informací se zabýval Mosad, Aman a částečně Šin Bet, které předložily návrh Výboru X. Pokud byla likvidace schválena, byla složka předána M. Hararimu, veliteli Cesareje, zvláštní jednotky Mosadu určené pro atentáty a likvidační mise. Harari vypracoval plán na likvidaci konkrétního teroristy. Operační plán schvalovala Golda Meirová a po ní další premiéři Izraele. Izraelský premiér měl právo veta, dospěl-li k názoru, že by mohli být ohroženi nevinní lidé či poškozeny strategické zájmy Izraele.Cílem celé akce bylo likvidovat palestinské teroristy zodpovědné za mnichovský masakr a zastrašit potencionální plánovače útoků proti Izraeli.
Walid Za´ajtira byl vůdce Černého září, žil v Itálii, v Římě, kde pracoval jako překladatel pro libyjské velvyslanectví. Mosad ho vinil z bombového útoku na El Al ze srpna 1972. Za´ajitra byl zabit 16. října 1972 na chodbě domu, kde bydlel. Mahmúd Hamšárí byl neoficiální vyslanec OOP ve Francii. Izrael ho vinil z přípravy pumového útoku na let Swiss Air z Curychu do Tel Avivu z 21. února 1970 a ze spoluúčasti na pokusu o zavraždění Davida Ben Guriona v roce 1969. Hamšárího byt byl považován za skladiště zbraní Černého září. Hamšárí byl vůdce francouzské odnože Černého září. Hamšárí byl zlikvidován v prosinci 1972 náloží umístěné ve sluchátku telefonu. Hussajn al-Šír vyslanec OOP na Kypru, který sloužil jako spojka mezi Fatahem a KGB. 25. ledna 1973 umístil izraelský agent nálož pod al-Šírovu postel. Poté, co do ní al-Šír ulehl, byla trhavina dálkově odpálena. Dr. Basil al-Kubajsí byl Iráčan žijící v Paříži. Mosad ho vinil z pašování zbraní a výbušnin pro LFOP a spoluúčasti na pumovém útoku proti Goldě Meirové v USA na letišti Lod v roce 1972. Byl zabit 6. dubna 1973.
Zaid Mochsí byl vyslanec OOP na Kypru. Izraelský agent položil bombu pod jeho postel. Mochsí zemřel při výbuchu. Musá Abú-Zajád byl zabit náloží umístěnou pod jeho postel 11. dubna 1973. Muhamad Budia žil v Paříži.Spolupracoval s alžírskou FLN i palestinskými organizacemi. Mosad ho vinil z podpory teroristům a přípravy teroristických útoků proti Izraeli. Byl zlikvidován náloží umístěnou pod sedadlo Renaulta. Dr. Wadi Hadad zemřel 30. března 1978 na úplné selhání imunitního systému. Soudilo se, že ho nechal zlikvidovat Sadám Husajn, před kterým prchl z Iráku. Likvidaci ve skutečnosti provedl Mosad, jeho specialisté otrávili luxusní balení pralinek a prostřednictvím spolehlivého agenta předali Hadadovi. Izrael vinil Hadada z únosu letadel. Cukir Moksan, vůdce prosyrské palestinské organizace A Tzika, byl zastřelen 24. července 1979 agenty Kidonu poblíž svého bytu v Nice. Ali Hasan Salameh byl plánovač mnichovského masakru. Salameh byl těžce zraněn v Bejrútu cestou na neteřiny narozeniny poté, co explodoval automobil naložený trhavinou. Salameh zemřel krátce po převozu do nemocnice. Alef Bseiso byl styčný důstojník OOP a francouzské kontrašpionáže (DST). 8. června 1992 přijel do Paříže a ubytoval se v hotelu. V té době byl již tři dny sledován agenty Mosadu. Ve 21 hodin vyrazil na večeři do města se svým bodyguardem, který ho poté přivezl zpět do hotelu. Po vystoupení z auta byl Bseiso namístě zastřelen agenty Kidonu. Zemřel na místě.
Od samého počátku kampaně se Mosad snažil nalézt tři únosce podílející se na mnichovském masakru, kteří přežili a byli zatčeni německou policií. Jednalo se o Adnana Al-Jišeje, Džamala Al-Jišeje a Mohameda Safedyho. Z německého vězení byli propuštěni jako výkupné za unesené letadlo 615 Lufthansa z Damašku do Frankfurtu 29. října 1972. Adnan Al-Jišej zemřel na následky srdeční vady v letech 1978-1979 v Dubaji. Džamal Al-Jišej podle informací Mosadu byl mrtev, ale v roce 1992 s ním otiskl rozhovor týdeník Jeruzalém. Mohamed Safedy byl považovaný za mrtvého, zabit křesťanskými falangisty.
Často je pokládaná otázka je, proč Izrael zabíjel teroristy namísto toho, aby je zatkl. Odpověď je nasnadě, tato metoda selhala. Zatčení teroristé často nebyli na dlouho uvězněni a byli po krátké době propuštěni. Mezi léty 1968-1975 bylo mimo území Blízkého východu zatčeno 204 teroristů. Ke konci roku 1975 byli ve vězení pouze tři. George Habash vůdce Lidové fronty pro osvobození Palestiny PFLP (marxistická teroristická skupina odpovědná za některé z nejbrutálnějších palestinských útoků) poznamenal, že evropské odmítání uvěznit teroristy znamenalo, že úspěšnost únosů a bombových útoků, "byla stoprocentně zaručená". Začátkem května 1972 bylo uneseno letadlo společnosti Sabena na lince z Bruselu do Tel Avivu a přinuceno přistát na letišti v Lodu. Únosci požadovali propuštění 317 Palestinců vězněných v Izraeli. Izraelští vojáci převlečení za letecké mechaniky přepadli odstavené letadlo a zabili dva ze čtyř únosců a jednoho cestujícího. K zodpovědnosti za únos se přihlásilo Černé září. Jeho velitel, Ali Abu Snejneh, velitel Černého září, patřil k LFOP a řídil první únos letadla El Al do Alžíru v červenci 1968 a v únoru 1972 i únos letadla společnosti Lufthansa do Adenu.
I pokud by Izrael únosce zatkl a uvěznil, povzbudilo by to teroristy k dalším únosům připraveným proto, aby byli zatčení teroristé propuštěni. Opravdu nejlepší důkaz toho, proč metoda zatýkání nefungovala, byl požadavek teroristů z Černého září v Mnichově - Izrael musí propustit 200 uvězněných teroristů. Izrael pochopil, že propuštění teroristů pouze povzbudí další terorismus. Bez evropské pomoci měl ale Izrael pouze malé šance zvládnout mezinárodní terorismus. Němci propustili teroristy Černého září ani ne dva měsíce po Mnichově, když palestinští teroristé "unesli" letoun společnosti Lufthansa. (Podle vyššího poradce německého ministra vnitra je "pravděpodobné" že "únos" byl připraven jako součást německo-palestinského plánu na osvobození teroristů.). Bylo to německé rozhodnutí propustit tyto zabijáky, aby mohli znovu zabíjet, co posílilo odhodlání Goldy Meirové uskutečnit kroky nezbytné k ochraně izraelských občanů. Protože tito teroristé zabití izraelskými agenty byli beze vší pochybnosti bojovníci pokračující v teroristické válce, byl Izrael oprávněn je dopadnout, stejně jako jsou Spojené státy oprávněny dopadnout Usámu bin Ladina nebo Ajmana Zawahíriho.