La thèse du complot islamiste a été le jour même présentée par les autorités américaines et les grands médias, puis soutenue dans le rapport de la commission chargée d'enquête (Commission Kean), publié fin août 2004. Selon cette thèse, les dix-neuf pirates de l'air qui ont préparé dans l'ombre ces attentats-suicides, la surprise ayant permis leur aboutissement, étaient membres d'Al-Qaïda.
Ces attentats ont été vécus presque en temps réel par des centaines de millions de téléspectateurs à travers le monde. La surprise et le choc psychologique ont été considérables au sein des populations, notamment en Amérique et en Occident. Ils ont généré des effets puissants et persistants, notamment politiques et économiques. Le gouvernement des États-Unis a fait accepter une législation sécuritaire et, dénonçant un « Axe du Mal », s'est lancé dans une « guerre contre le terrorisme » illimitée dans le temps et l'espace.
Les victimes directes de ces événements ont été chiffrées à 2 973 morts et 24 disparus. Plusieurs milliers de personnes blessées et des milliers d'autres, notamment parmi les sauveteurs, sont atteintes de maladies induites par l'inhalation de poussières toxiques.