Pendant ce temps, le tout nouvellement promu manager des opérations nationales de la Federal Aviation Administration Ben Sliney est en réunion lorsqu'il est informé que le vol American Airlines 11 de Boston vers Los Angeles a été détourné. Les communications radio indiquent aussi qu'un des pirates a lancé le message : « Nous détenons des avions ». Peu après, le biréacteur s'écrase dans la tour Nord du World Trade Center. Sliney et ses collègues sont ensuite informés que le vol United Airlines 175, lui aussi en transit de Boston vers Los Angeles, a également été détourné ; quelques minutes plus tard, les contrôleurs voient avec horreur en direct sur CNN l'avion s'encastrer dans la tour Sud du World Trade Center. Sliney et son équipe comprennent alors qu'ils doivent faire face à de multiples détournements, et demandent aux forces armées de chercher le vol American Airlines 77, disparu et présumé détourné lui-aussi.
Alors que le vol 93 atteint son altitude de croisière, Ahmed al-Nami, impatient, demande à Jarrah pourquoi ils ne s'emparent pas encore l'avion, mais Jarrah répond qu'il n'est pas encore temps. Haznawi prend alors les devants et s'équipe au toilette d'une fausse bombe sur son torse. Peu après, Ghamdi agit en prenant en otage l'hôtesse de l'air Debbie Welsh. Dans la foulée, Haznawi poignarde le passager Mark Rothenberg et révèle à tous sa prétendu bombe, causant la panique générale parmi les passagers de première classe, qui sont aussitôt refoulés à l'arrière de l'avion par Nami et Haznawi. Pendant ce temps, Jarrah et Ghamdi menacent Debbie et demandent l'accès au poste de pilotage. Malgré les déclarations rassurantes de Jarrah lui affirmant que personne ne sera blessé, Debbie et les pilotes sont poignardés à mort par Ghamdi, ce qui permet à Jarrah de prendre le contrôle de l'avion.
Pendant ce temps, Ben Sliney, averti du détournement, se demande que faire et apprend que le vol 77 vient juste de percuter le Pentagone. Il ordonne alors que tous les avions en vol atterrissent sur l'aéroport le plus proche, ainsi que la fermeture total de l'espace aérien américain.
À bord du vol 93, Jarrah fait changer de direction l'avion, faisant croire aux passagers qu'ils retournent à l'aéroport ; en fait, l'appareil fait route vers Washington DC avec pour objectif le Capitole. Lorsque l'hôtesse de l'air Sandra Bradshaw aperçoit les corps des deux pilotes tués, elle en informe ses collègues et les passagers ne tardent pas à être mis au courant eux aussi. Plusieurs d'entres eux parviennent également à appeler des proches qui leurs informent des attaques sur New-York et Washington. Jarrah descend brusquement à faible altitude pour échapper au contrôle radar et les passagers comprennent que la bombe est fausse et que leur avion va être utilisé pour une attaque suicide. Sous l'impulsion de Tom Burnett, ils décident alors de s'organiser pour contrer les terroristes, et espèrent reprendre le contrôle du Boeing grâce au passager Donald Freeman Greene titulaire d'une licence de pilote. Voyant leurs agissements, le duo Nami-Haznawi préviennent le cockpit mais Jarrah informe que 20 minutes de vol les séparent encore de leur cible.
Après s'être armés, avoir prié et appelé leurs proches pour une dernière fois, plusieurs passagers, conduits par Todd Beamer, se ruent sur les terroristes. Mark Bingham parvient à tuer Haznawi en lui fracassant le crâne avec un extincteur. Nami alerte aussitôt Jarrah et Ghamdi enfermés dans le cockpit et le pilote pirate fait balancer l'avion afin de perturber les passagers. Nami tente à son tour de bloquer les passagers avec le chariot de nourriture, du spray lacrymogène et un extincteur ; il finit cependant maîtriser par Jeremy Glick qui lui brise la nuque. Comprenant qu'ils n'atteindront jamais leur cible, Ghamdi ordonne à Jarrah de faire s'écraser l'avion. Les passagers parviennent à briser la porte du cockpit avec le chariot et bataillent avec les deux pirates restants. Ils réussissent à neutraliser Ghamdi mais peinent à faire de même avec Jarrah et à redresser l'appareil qui, trop bas, finit par se retourner et s'écraser dans un champ.
La reconstitution du film, faite en temps réel, retrace les 90 minutes pendant lesquelles les passagers ont vu leur avion détourné. Reconstitué à partir des appels transmis aux proches des victimes, Vol 93 se présente plus comme une reconstitution qu'une fiction, bien que certains évènements restent troubles.
Le film est réalisé avec l'entière collaboration des familles des victimes.
Il existe également un téléfilm américain, Flight 93, réalisé la même année par Peter Markle et retraçant lui aussi la chronologie du Vol 93.
À la demande des producteurs, aucune bande-annonce n'est montrée au public avant le début de l'exploitation commerciale du film.
La production a fait don d'un pourcentage des recettes du premier week-end d'exploitation au mémorial du Vol 93, situé près de Shanksville, en Pennsylvanie. Le montant de la donation avoisinerait les 1,15 million de dollars.
Pour que le réalisateur puisse saisir la crainte et l'hostilité entre les deux groupes, les acteurs interprétant les pirates de l'air et ceux interprétant les passagers sont placés dans des hôtels différents, ne prennent pas leurs repas ensemble et n'ont aucune activité commune en dehors du tournage.
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