ในเวลา 04.30 น. ของวันที่ 5 กันยายน ระหว่างที่มหกรรมการแข่งขันดำเนินอยู่นั้น ได้มีกลุ่มโจรผู้ก่อการร้ายชาวปาเลสไตน์ทั้งหมด 8 คน จากกลุ่มกันยาทมิฬ พร้อมอาวุธปืนและระเบิดมือ บุกเข้าโจมตีหอพักนักกีฬาชาวอิสราเอลในหมู่บ้านนักกีฬา สังหารนักกีฬาอิสราเอลลงทันที 2 คน แล้วจับนักกีฬาและเจ้าหน้าที่รวม 9 คน เป็นตัวประกัน เรียกร้องให้อิสราเอลปล่อยตัวนักโทษชาวปาเลสไตน์ 234 คน และอีก 2 คนที่ถูกคุมขังอยู่ที่เยอรมนี แต่รัฐบาลอิสราเอลปฏิเสธ

ท่ามกลางสถานการณ์อันตึงเครียด เวลา 15.30 น. ได้มีการยุติการแข่งขันกีฬาไว้ชั่วคราว หลังจากนั้นกลุ่มผู้ก่อการร้ายได้ขอเครื่องบินเจ็ตเพื่อบินไปลงที่สนามบินกรุงไคโร ประเทศอียิปต์ และขอเฮลิคอปเตอร์ 2 ลำ เพื่อขนตัวประกันกับสมาชิกในกลุ่มไปลงที่สนามบินมิวเซิน ฝ่ายตำรวจเยอรมันจัดให้ และในเวลา 22.30 น. เฮลิคอปเตอร์ 2 ลำ บรรทุกผู้ก่อการร้ายและตัวประกันจากหมู่บ้านโอลิมปิกไปลงยังฐานบินฟูลสเตนเฟลด์บรูก ซึ่งมีเครื่องบินโบอิ้ง 727 จอดรออยู่ โดยที่กลุ่มผู้ก่อการร้ายคิดว่าที่นั่นเป็นสนามบินเรียม ซึ่งเป็นท่าอากาศยานสากลของมิวเซิน พร้อมเครื่องบินโบอิ้งที่เตรียมไว้ แต่จริง ๆ แล้วเป็นหุ่นจำลอง

เมื่อล่วงมาจนถึงเวลา 00.30 น. ของวันที่ 6 กันยายน ด้วยการไม่ประสานงานกับเจ้าหน้าที่ของอิสราเอล ตำรวจเยอรมันก็ลงมือทันที จากนั้นการยิงต่อสู้กันก็เริ่มขึ้น ผู้ก่อการร้ายได้กราดปืนยิงเร็วและขว้างระเบิดมือซ้ำถล่มเฮลิคอปเตอร์ทั้ง 2 ลำที่กักตัวประกันไว้ ทำให้ตัวประกันเสียชีวิตทั้งหมด

เวลาประมาณ 01.30 น. การยิงต่อสู้จบลง ผู้ก่อการร้ายเสียชีวิตไป 3 คน ถูกจับ 3 คน ฝ่ายตำรวจเยอรมันเสียชีวิต 1 นาย ส่วนทางฝ่ายอิสราเอลสูญเสียตัวประกันทั้ง 9 คน กับอีก 2 คนที่เสียชีวิตในการต่อสู้กับผู้ก่อการร้ายที่บ้านพักนักกีฬา

หลังจากการปะทะกันแล้ว การแข่งขันได้หยุดลงเป็นเวลา 36 ชั่วโมง ได้มีการชักธงครึ่งเสาเพื่อเป็นการไว้อาลัย และนักกีฬาอิสราเอลทั้งหมดเดินทางกลับประเทศทันที แต่การแข่งขันก็ยังคงดำเนินต่อไป[1][2]