Az 1972. augusztus 26-án kezdődött olimpia rendkívül jó hangulatban folyt, a rendezőknek sikerült nyitott, barátságos hangulatot teremteniük a sportolók és a közönség számára. Ma már elképzelhetetlen módon a sportolók azonosító nélkül ki-be jártak az olimpiai faluból, sokan közülük a kerítésen másztak át. Így aztán senki sem figyelt fel arra, amikor szeptember 5-én hajnali 4 óra 30-kor a Fekete Szeptember palesztin terrorszervezet tagjai is átmásztak a kerítésen - a sors iróniája, hogy a sportolóknak öltözött terroristáknak gyanútlan amerikai atléták segítettek bejutni az olimpiai faluba.
A terroristák az izraeli szállások felé vették az irányt, ám a zajra felriadó Yossef Gutfreund birkózóbíró riasztotta társait, akik közül többnek sikerült egérutat nyernie. Gutfreund 135 kilóját latba vetve egy ideig fel tudta tartóztatni a támadókat, de azok végül betörtek, s két szobában 11 foglyot ejtettek (kettőt közülük a támadás során lelőttek).
A terroristák 234 Izraelben bebörtönzött társuk, továbbá a hírhedt német Baader-Meinhof csoport vezetőinek szabadon bocsátását akarták kicsikarni és szabad távozást követeltek Egyiptomba. Izrael azonnal közölte, hogy nem hajlandó terroristákkal tárgyalni, így a megoldás a németekre maradt.
A Hans-Dietrich Genscher belügyminiszter vezette tárgyalóküldöttség korlátlan mennyiségű pénzt kínált a túszejtőknek - hiába. A terroristák folyamatosan a túszok meggyilkolásával fenyegettek, a határidőt több lépésben 17 óráig hosszabbították meg. Hogy foglyaik sértetlenségét bizonyítsák, a németül folyékonyan beszélő Andre Spitzer az ablakon át pár szót szólhatott, később Genschert és az olimpiai falu vezetőjét beengedték az apartmanokba is. (A látogatók felbecsülték a terroristák számát is - mint utólag kiderült, rosszul, mert a valós nyolc helyett csak háromról számoltak be a rendőrségnek.)
A terrorista ügyekben gyakorlatlan német biztonsági szakértők busszal, majd helikopterrel a fürstenfeldbrucki NATO reptérre szállították a túszokat és a túszejtőket, ahol öt mesterlövész és egy Boeing 747-es repülőgép - fedélzetén álruhás rendőri személyzettel - várta őket. A helikopterek landolása után megkezdődött túszmentő akció totális káoszba fulladt. A rendőrök elhagyták a repülőt, de erről nem értesítették a központot, így a rádióösszeköttetés nélkül dolgozó mesterlövészek egyedül maradtak.
Amikor a terroristák rájöttek, hogy csapdába csalták őket, tüzet nyitottak túszaikra, majd kézigránátot dobtak a helikopterekbe. Az összecsapásban a túszokon kívül öt terrorista és egy rendőr is életét vesztette. Az utólagos vizsgálatok eredménye szerint a túszok megpróbálták elrágni köteleiket, s valószínű, hogy többüket a mesterlövészek golyói is eltalálták. Közülük utolsóként egy Amerikából Izraelbe kivándorolt ügyvéd, a súlyemelésben induló David Berger halt meg, aki különösebb remények nélkül, csak a részvétel miatt kvalifikálta magát a játékokra.
Az első hírek még arról szóltak, hogy a túszok sértetlenül átvészelték a tragédiát, ezt követően hangzottak el az "első beszámolók túlságosan optimistának bizonyultak" kezdetű mondatok. A holttesteket Izraelbe szállították, Berger földi maradványaiért az Egyesült Államokból küldtek külön gépet. Az olimpiai játékokat egy napra felfüggesztették, majd szeptember 6-án a magyar-német labdarúgó mérkőzés előtt emlékeztek meg a tragédiáról.
A NOB elnöke, Avery Brundage sokak számára felháborító beszédet mondott, amelyben nem tett említést az izraeli sportolókról, csak arról beszélt, hogy a játékoknak folytatódniuk kell. A stadion felett lobogó zászlókat, kivéve az arab nemzetekét és a Szovjetunióét félárbocra engedték. (Az öt terrorista holttestét Líbiának adták ki, ahol dísztemetést kaptak.) A zsidó származású sportolókat - köztük az olimpia abszolút sztárját, Mark Spitzet - védelem alá helyezték. Több sportoló elhagyta Münchent, 7-én az egyiptomi küldöttség is távozott, mondván, félnek a megtorlástól.
Az életben maradt túszejtőket egy Lufthansa gép október 29-i eltérítése után szabadon engedték, s Líbiában hősként fogadták őket. Izrael - bár hivatalosan soha nem ismerte el - megtorló akciót kezdett, amelyek során levadászták a merényletért felelősöket (a két évtizeden át, 1992-ig tartó akció során olyanokat is meggyilkoltak, akiknek bizonyíthatóan semmi közük nem volt a Münchenben történtekhez.)
A merénylők közül egyedüliként a még mindig bujkáló Abu Daoud (Mohammed Odeh), a Fekete Szeptember vezetője van biztosan életben. Az olimpián és az utána történtekről több könyv és film is született, közülük Kevin MacDonald Egy nap szeptemberben című dokumentumfilmje 2000-ben Oscar-díjat nyert. Steven Spielberg München című filmjében az elsőként lelőtt túszt, Mose Weinberget saját fia formálta meg.