Előbb a reggeli órákban a belga főváros legforgalmasabb, Zaventem nevű repülőterén robbantottak fel két bombát, majd nem sokkal később a metró Maalbeek megállójánál történt detonáció. Előbbinél legkevesebb 11, utóbbinál 20 ember veszítette életét, és több mint kétszázan sérültek meg, közülük minimum 17 állapota válságos. A merényletekben két magyar – egyikük kormányalkalmazott – is megsebesült.
Zaventemnél előbb egy kisebb robbanás rázta meg a terminál legelső, bejelentkezéshez használt részét, bizonyos találgatások szerint ezt a kisebb erejű bombát egy bőröndbe rejthették el. Ezután következett egy második, pusztítóbb detonáció, amelyet valószínűleg egy öngyilkos merénylő követett el. A terroristák a pokolgépekbe állítólag szögeket is tettek, hogy ezzel is fokozzák a pusztítás erejét. Egy a BBC által készített infografika rámutat, hogy kegyetlen műgonddal tervezték meg a merényletet: az első pokolgépet a bejelentkezéshez használt pultnál hozták működésbe, majd számítva arra, hogy az emberek menekülni fognak, a másodikat nem sokkal később a kijárat közelében. A későbbiekben a hatóságok egy nem aktivált robbanóövet és a merénylő mellett egy Kalasnyikov gépkarabélyt (ilyet használtak a párizsi támadásoknál) is találtak.
A szemtanúk beszámolója és a nyilvánosságra hozott felvételek szerint a reptéri robbanások szörnyű pusztítást végeztek, megcsonkított testek és vérző sebesültek feküdtek mindenütt, a légnyomás néhány embert rongybabaként vágott odébb. Egyes híradások arról számoltak be, hogy a robbanások előtt arab nyelvű kiabálást és lövéseket is hallottak. A váróteremről készült képeken jól látszik, hogy a detonáció az álmennyezetet is leszakította és az üvegeket is betörte, így mindent romok és törmelékek borítottak. Szakértők szerint a repülőtér bejárati része, ahol az utasfelvétel is zajlik, könnyű célpontot jelenthetett a terroristáknak, itt ugyanis még nem esnek át biztonsági ellenőrzésen, viszont garantált a tömeg. A merénylet után egyébként minden, Brüsszelbe tartó repülőgépet visszafordítottak vagy átirányítottak máshová, a repülőtér még szerdán sem nyit ki. Azokat a belga fővárosban ragadt turistákat, akiknek szüksége volt rá, sportcsarnokokban szállásolták el.