El equipo israelí se hospedaría en un sector un tanto aislado del resto, en un pequeño edificio cercano al alambrado, por lo que Lalkin entendía que los atletas se encontrarían en una situación vulnerable respecto de un asalto desde el exterior.

[11]​ Los organizadores consultaron al especialista forense germano-occidental Georg Sieber para que creara veintiséis posibles escenarios de ataques terroristas y colaborase en su prevención.

Hacia las 4:40 del día 5, mientras dormían, ocho miembros del grupo terrorista palestino Septiembre Negro, vestidos con trajes deportivos, llevando pistolas y granadas en bolsas de deporte, escalaban la reja de dos metros que rodeaba el complejo.

Se abalanzó dando un grito de alerta, mientras intentaba cerrarla forcejeó con los terroristas, que tenían sus pies en la otra pared y utilizaban sus fusiles como palancas.

El luchador Yossef Romano forcejeó con un atacante y le arrebató su arma, pero resultó muerto por un disparo.

Tras esa muerte, los terroristas tomaron como rehenes a nueve: David Berger, Ze'ev Friedman, Joseph Gutfreund, Eliezer Halfin, André Spitzer, Amitzur Shapira, Kehat Shorr, Mark Slavin y Yakov Springer.

El grupo comando estaba compuesto por Luttif Afif (líder; tres de sus hermanos eran miembros de Septiembre Negro; dos estaban presos en Israel), Yusuf Nazzal (Tony), Afif Ahmed Hamid, Khalid Jawad, Ahmed Chic Thaa, Mohammed Safady, Adnan Al Gashey y su sobrino Jamal Al-Gashey.

Sin embargo, las 11:15 Israel comunicó al gobierno de la RFA que no habría negociación.

Issa le concedió una hora, aunque la atmósfera estaba lo bastante calma como para que el líder terrorista bebiese una gaseosa en la entrada del edificio, mientras que Tony (Nazzal) fumaba y se bronceara en la ventana del primer piso.

[9]​ Schreiber se dirigió de vuelta al edificio y reconoció que aún no había progreso por parte del gobierno israelí para excarcelar a los 236 presos.

Aun así, hizo saber al comando que Alemania había liberado a Andreas Baader y Ulrike Meinhof.

En ese momento, los alemanes decidieron entrar en acción: los alimentos fueron distribuidos en cuatro cajones, de tal manera que se necesitaran más personas para llevarlos arriba.

[17]​ A medida que pasaban las horas, el Comité Olímpico Internacional veía aumentar el descontento popular y la presión internacional exigiendo la suspensión indefinida de los Juegos, la cual no se produjo sino hasta las 15:30.

En este punto, los fedayines habían logrado el objetivo de hacer pública la causa palestina a lo largo del globo.

Pese a esta fachada, los palestinos sabían que no podrían mantenerse alerta y ocupar el edificio por mucho más tiempo.

Sin embargo, desconocía que este había sido detenido en el aeropuerto por carecer de visado y el teléfono fue atendido por otro Talal, quien no entendía por qué alguien lo llamaba desde Múnich y le hablaba en código.

Esperó y llamó de nuevo, el Talal equivocado atendió otra vez e Issa se rindió.

Las autoridades, que siguieron a los fedayines y rehenes en un tercer helicóptero, tenían un motivo oculto: un asalto armado en el aeropuerto.

Un Boeing 727 fue colocado en la pista, con cinco o seis policías armados y disfrazados como tripulantes.

[21]​ Los cinco francotiradores alemanes que fueron escogidos para emboscar a los secuestradores habían sido seleccionados porque practicaban tiro los fines de semana.

Issa y Tony se acercaron a inspeccionar el avión, solo para encontrarlo vacío.

Sin embargo, la mala iluminación le impidió ver a su objetivo y su disparo impactó en el muslo de Tony.

Los alemanes no habían coordinado el apoyo de vehículos blindados, solo en este punto se contactó por radio a Múnich pidiendo su envío.

Puesto que las rutas hacia el aeropuerto no se habían despejado, los blindados quedaron atascados y llegaron recién cerca de la medianoche.

Solo el cuerpo de Zeev Friedman estaba casi intacto, expulsado del helicóptero por la explosión.

Reuters anunció que todos los rehenes habían sido liberados y el portavoz del gobierno bávaro, Conrad Ahlers, aseguró que la operación había sido un éxito rotundo: La noticia llegó a Israel, donde Golda Meir brindó con su gabinete y llamó en persona a las familias de los rehenes.

Al monumento conmemorativo por los muertos que se celebró en el estadio olímpico asistieron 80 000 espectadores y 3000 atletas.

Ninguna referencia a los deportistas asesinados hizo Brundage durante su discurso, en que elogiaba la fuerza del movimiento olímpico.

Esta misión se conocería más tarde como Operación Cólera de Dios (Mivtzah Za'am Hael en hebreo).

Cinco agentes del servicio secreto israelí, incluyendo dos mujeres, fueron capturados por las autoridades noruegas, siendo juzgados y encarcelados.