हमले के कुछ ही घंटों के अंदर, एफबीआई (FBI) संदिग्ध विमान चालकों तथा अपहरणकर्ताओं के नाम तथा कई मामलों में निजी विवरण भी निर्धारित करने में सफल हुई. मिस्र का मोहम्मद अत्ता 19 अपहरणकर्ताओं का सरगना और विमान चालकों में से एक था। अत्ता अन्य अपहरणकर्ताओं के साथ हमले में मर गया था, लेकिन उसकी पोर्टलैंड उड़ान से फ्लाइट 11 के साथ संबंध नहीं बना पाने के कारण मिले उसके सामान में से प्रप्त कागजात से सभी 19 अपहरणकर्ताओं की पहचान तथा उनकी योजनाओं, उद्देश्यों तथा पृष्ठभूमियों के बारे में महत्त्वपूर्ण सुरागों की जानकारी मिली. दोपहर तक, राष्ट्रीय सुरक्षा एजेंसी ने जर्मन खुफिया एजेंसियों की भांति ओसामा बिन लादेन को भेजे गए एक संदेश को बीच में पकड़ लिया।

27 सितंबर 2001 को, एफबीआई (FBI) ने 19 अपहर्ताओं की तस्वीरें, उनकी संभावित राष्ट्रीयता और उपनामों के साथ जारी कर दी, कई फर्जी नाम और उसके साथ के बारे में जानकारी देशों संभव. अपहर्ताओं में से पंद्रह सऊदी अरब से, दो संयुक्त अरब अमीरात से, एक मिस्र से (अत्ता) और एक लेबनान से था।

हमले, पेंटबॉम (PENTTBOM) कूटनाम वाले ऑपरेशन का, 7,000 विशेष एजेंटों को शामिल करके किए गए अन्वेषण, एफबीआई (FBI) के इतिहास का सबसे बड़ा और सबसे जटिल अन्वेषण था। संयुक्त राज्य सरकार ने निर्धारित किया कि ओसामा बिन लादेन के नेतृत्व वाला अल-कायदा हमलों के लिए जिम्मेदार था, साथ में एफबीआई (FBI) ने कहा "11 सितंबर के हमलों के साथ अल-कायदा और बिन लादेन का संबंध जोड़ने वाले सबूत स्पष्ट और अकाट्य हैं। यूनाइटेड किंगडम की सरकार भी 11 सितंबर के हमलों में अल-कायदा और ओसामा बिन लादेन की अभियोज्यता के संबंध में समान निष्कर्ष पर पहुंची.

रूढ़िवादी राजनीतिक पत्रिका द अमेरिकन स्पेक्टेटर में लिखते हुए लेखक लॉरी मायलरोई तर्क देते हैं कि 9/11 तथा समान हमलों का मुख्य शिल्पकार खालिद शेख मोहम्मद तथा उसका परिवार है, कि खालिद शेख मोहम्मद के ओसामा बिन लादेन के साथ संबंध गौण है और यह कि अल-कायदा द्वारा हमलों की जिम्मेदारी लेना तथ्य जानने के बाद की अवसरवादिता है। उसी पत्रिका के एंजेलो कोडेविला मायलरोई के साथ सहमत हैं और ओसामा बिन लादेन की एल्विस प्रेस्ली के साथ तुलना करते हैं। 2007 में टाइम पत्रिका में लिखते हुए सीआईए (CIA) के पूर्व अधिकारी रॉबर्ट बायर ने विरोधी दृष्टिकोण रखते हुए दावा करते हैं कि जॉर्ज डब्लू बुश प्रशासन का खालिद शेख मोहम्मद द्वारा 9/11 की जिम्मेदारी लेने का प्रचार करना तथा ऐसे ही अनेक अन्य काम यह दावा करने के झूठे प्रयास हैं कि 9/11 के सभी महत्त्वपूर्ण कर्ता पकड़े जा चुके हैं।

अन्वेषण
हमलावर और उनकी पृष्ठभूमि
स्वास्थ्य पर प्रभाव
वर्ल्ड ट्रेड सेंटर का ढहना