Tuż po godzinie 8:00 (7:00 GMT), doszło do dwóch ataków bombowych na lotnisku Zaventem, które jest głównym portem lotniczy w Brukseli. 1,5 godziny później (ok. 9:30) nastąpił kolejny atak samobójczy w pobliżu budynków Parlamentu UE, przy stacji metra Maelbeek. Godzinę później (ok. godziny 10:10) podobno została zamknięta także kolejna stacja metra Schuman (brak informacji o powodzie).
Wg zeznań świadków tuż przed pierwszymi wybuchami słychać było strzały z broni i krzyki po arabsku. Chwile potem doszło do pierwszego, mniejszego wybuchu, a następnie do drugiego znacznie silniejszego w pobliżu stanowiska odpraw liniii American Airlines. W wyniku wybuchów zostały powybijane szyby oraz całkowicie zniszczona elewacja wewnętrzna lotniska, co dodatkowo spowodowało obrażenia u osób znajdujących się w ich pobliżu. Zamach na lotnisku przeprowadzony został przez 2 braci, terrorystów-samobójców, Khalida i Brahima El Bakraoui.
W wyniku zamachów został wstrzymany ruch całego transportu publicznego w Brukseli, a stopień zagrożenia terrorystycznego został podniesiony do 4, najwyższego poziomu. Lotnisko zostało zamknięte, a pasażerów ewakuowano.
Na lotnisku odnaleziono także 1 pas szachida (specjalny pas lub kamizelka wypełniona materiałami wybuchowymi oraz wyposażona w mechanizm detonacyjny), które nie został zdetonowany. Najprawdopodobniej należał do trzeciego terrorysty Najima Laachraoui, który stchórzył, porzucił pas i uciekł z lotniska.
W eksplozji na lotnisku zginęło 14 osób, natomiast na stacji metra Maelbeek śmierć poniosło 20 osób. Łącznie w zamachach rannych zostało 270 osób.