Las vigas conectaban con el perímetro en columnas alternadas, y por lo tanto, estaban a 6,8 pies (2,1 m) unas de otras.

Los pisos estaban conectados a las placas anguladas mediante amortiguadores viscoelásticos, lo que contribuía a reducir la percepción de balanceo que sentían los ocupantes del edificio.

Las torres también incorporaban una "celosía sombrero" o "celosía estabilizadora", ubicada entre las plantas 107 y 110, que consistía en seis vigas a lo largo de la longitud axial del núcleo y cuatro a lo largo del eje corto.

[9]​ Un año más tarde, otro avión se estrelló en la planta 58 del edificio 40 Wall Street.

[10]​ Durante el diseño del World Trade Center, Leslie Robertson, uno de los ingenieros jefe, consideró la hipótesis del impacto de un avión Boeing 707 que podría perderse en la niebla y volando a velocidades relativamente bajas, tratando de aterrizar en el Aeropuerto JFK o Newark.

Después del atentado de 1993, unas inspecciones revelaron que el aislamiento ignífugo era deficiente.

La Autoridad Portuaria estaba en proceso de sustituirlo, pero se habían completado solo 18 pisos en la Torre Norte del World Trade Center, incluyendo todas las plantas afectadas por el impacto del avión y los incendios,[15]​ y 13 pisos de la Torre Sur, aunque sólo tres de estas plantas (77, 78 y 85) fueron directamente afectadas por el impacto.

[16]​ Aunque el grosor del aislamiento sustitutivo estaba especificado en 1,5 pulgadas (3,8 cm) de espesor, NIST encontró que el grosor medio era de 2,5 pulgadas (6,4 cm).

Durante la respuesta de emergencia, hubo una comunicación mínima entre la Policía y el departamento de bomberos de Nueva York (FDNY), y los que atendían las llamadas en el 9-1-1 se vieron desbordados y no pasaron información a los comandantes del FDNY que estaban en el lugar.

A las 9:59, se derrumbó la Torre Sur, 56 minutos después de ser golpeada.

A las 10:20, la unidad aérea del NYPD informaron que "la parte superior de la torre podría estar inclinándose", y un minuto después que la Torre Norte "se está combando por la esquina noroeste e inclinándose hacia el sur".

[20]​ 343 bomberos murieron en las Torres Gemelas, por el resultado del colapso de los edificios.

A las 17:20, una columna crítica se combó, provocando el colapso del piso 13, que causó un fallo en cadena de todos los pisos que culminó con la caída de toda la estructura.

[29]​ En el período inmediatamente posterior a los ataques, numerosos ingenieros estructurales y expertos hablaron a los medios de comunicación, describiendo lo que pensaban que había causado el colapso de las torres.

Hassan Astaneh, un profesor de ingeniería estructural en la Universidad de California en Berkeley, explicó que las altas temperaturas en el incendio debilitaron el acero de las vigas y columnas, causando que se volvieran "débiles y pastosas" hasta que, finalmente, no pudieron apoyar la estructura superior.

Astaneh también sugirió que las protecciones ignífugas se desprendieron durante el impacto inicial de las aeronaves.

[34]​ Inmediatamente después de los atentados, hubo cierta confusión sobre quién tenía la autoridad para llevar a cabo una investigación oficial.

Tuvo poca financiación, ninguna facultad para exigir pruebas, y un acceso limitado al sitio del WTC.

[38]​ El Congreso aprobó el National Construction Safety Team Act en octubre de 2002, dando autoridad a NIST para llevar a cabo una investigación del colapso del World Trade Center.

[14]​ Pese a que estaban diseñados para soportar cargas estáticas enormes, ofrecieron poca resistencia a la masa en movimiento de las secciones por encima de los pisos donde se inició el colapso.

[40]​ Tras el impacto y antes del colapso, los núcleos de ambas torres se podían dividir en tres secciones distintas.

Por encima y por debajo de los pisos impactados, los núcleos consistían en lo que esencialmente eran dos cajas rígidas; el acero de esas secciones estaba intacto y no había sufrido calentamientos significativos.

La sección entre ellos, sin embargo, sí había sufrido daños importantes y, aun no siendo capaces de fundirlo, los incendios estaban debilitando el acero estructural.

Cuando la sección superior intentó ceder, sin embargo, la celosía estabilizadora redistribuyó la carga a las columnas perimetrales.

[42]​ En el caso de ambas torres, las secciones superiores se inclinaron hacia el lado donde los muros laterales se habían combado, comportándose básicamente como bloques sólidos separados del resto de los edificios.

Cayeron al menos un piso en caída libre e impactaron las secciones inferiores con una fuerza equivalente a más de treinta veces su propio peso.

El colapso del World Trade Center produjo enormes nubes de polvo que cubrieron Manhattan durante días.

[49]​ En un informe publicado en 2003, sin embargo, el inspector general de la EPA encontró que la agencia no tenía datos suficientes para formular tal declaración.

De hecho, el colapso del World Trade Center dio lugar a graves reducciones en la calidad del aire y es la causa probable de muchas enfermedades respiratorias, siendo los primeros afectados los residentes y trabajadores en oficinas y negocios del Bajo Manhattan.