9月5日凌晨5點，也就是格林威治時間4時，當運動員們正準備起床參加奧運會的第10天比賽的時刻，由大約10名巴勒斯坦“黑九月”成員組成的突擊隊悄悄來到了奧林匹克村。這些人身穿黑衣服，塗黑了手和臉，帶著武器，在朦朧的天色掩護下翻牆進入村內。當時，守衛人員曾看到有人入內，卻認為他是那些在深夜出去的之後，又沒有帶通行證的運動員悄悄返回住所。
恐怖分子衝進了第三十一區的以色列代表團駐地。有9名以色列運動員成了被劫持的人質。
到了早上9時，整個奧運村被整整12000名警察和24名狙擊手重重包圍，恐怖分子在中午時分提出要求，要求的內容包括釋放被關在以色列監獄中的200名巴勒斯坦人，並且讓他們安全離開西德。經過近一整天的談判，西德方面同意派飛機將恐怖分子和人質一起運到開羅，並派出3架直升機把他們從奧運村送往菲斯滕菲爾德的布魯克軍用機常此時，西德方面擔心以色列人質到達開羅後會有生命危險，決定在機場發動攻擊，救出人質。
在機場上，以色列人質們已經同意了和綁架他們的人一起飛住開羅。而德國警方對行動成功並無把握。恐怖分子迫使直升飛機的駕駛員站在前面，然後，恐怖分子的頭目檢查他們將要乘坐的開往開羅的客機。這使開槍有困難。同時，燈光造成許多陰影，使人難以分辨出人質和突擊隊員。然而，德國人還是開火了。一上來就沒打中目標，這樣就失去了奇襲的威力。槍聲一響，恐怖分子立即像他們威脅的那樣向著人質開了槍。聯邦德國警備隊的掃射還沒有停止，9名以色列運動員已經躺倒在機場上了。一個綁架者在直升飛機里拉響顆手榴彈，直升飛機頓時成了一團大火。其他恐怖分子向救火車開槍。阻止救火車接近直升飛機救火和營救人質。在槍戰中，一共有9名以色列運動員、兩名警察和5個恐怖分子死亡。4名恐怖分子被捕。
事件發生後的第二天，在埃及首都開羅的電臺“巴勒斯坦之聲”發表了評論。評論說，慕尼黑死亡事件的責任應由德國和以色列當局負責。以色列拒絕了巴勒斯坦人的條件，也就拒絕了人質得救的機會；而德國人迫使游擊隊開槍自衛和殺死這些人質。
9月6日，國際奧委會主席宣佈當天為哀悼日，慕尼黑體育場比賽暫停一天，改成有8萬人參加的追悼會。9月7日，比賽才恢復舉行。
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