Жертвами терактов стали 2977 человек (не включая 19 террористов): 246 пассажиров и членов экипажей самолётов, 2606 человек — в Нью-Йорке, в зданиях ВТЦ и на земле, 125 — в здании Пентагона. Погибли граждане США и ещё 91 государства, в том числе 96 граждан и выходцев из стран бывшего СССР.24 человека остаются в списках пропавших без вести.
Погибло 1366 человек, находившихся на верхних этажах северной башни ВТЦ, многие из которых погибли в момент столкновения самолёта с башней, а остальные — из-за пожара и обрушения здания. В южной башне на верхних этажах погибли, как минимум, 600 человек. Всего около 18 человек смогло покинуть зону попадания в южной башне и спастись. Как минимум 200 человек из числа попавших в ловушку на верхних этажах башен спрыгнули вниз, предпочитая такую смерть смерти от огня. Их падение наблюдали многочисленные свидетели. Некоторые пытались выбраться на крыши башен, в надежде на эвакуацию вертолётами, но эвакуация не состоялась, поскольку двери на крышу были закрыты, а дым и жар пожаров сделали невозможным использование вертолётов.
Погиб 341 пожарный и 2 парамедика Нью-Йоркского пожарного департамента,60 полицейских, и 8 сотрудников «скорой помощи».
В Нью-Йорке было опознано более 1600 тел, но остальных (около 1100 человек) опознать не удалось. Сообщалось, что на месте трагедии найдено «около 10 000 фрагментов костей и тканей, что несопоставимо с количеством погибших». Фрагменты костей были найдены даже в 2006 году, когда подготавливали к сносу здание Deutsche Bank. Средний возраст погибших в Нью-Йорке был около 40 лет.