美国当地时间2011年5月2日凌晨，美国总统奥巴马于白宫宣布，本·拉登当晚在巴基斯坦首都伊斯兰堡以北150公里的城市阿伯塔巴德一住宅内被击毙。通过对比本·拉登和他死去的亲姐姐的DNA，证实了他的身份。
　　本·拉登死前藏身于在阿伯塔巴德的一座豪宅里，据悉，该宅建于2005年，价值约100万美元，没有电话和互联网服务，从外观上看，该建筑的大小，约为该区其他房屋8倍，并配有铁丝网护栏和高墙等保卫设施。有目击者称，该住所距离巴基斯坦陆军军官学校的大门仅100米之近。
　　此次秘密行动由奥巴马授权“一小队美军”执行。在这次行动中，本·拉登的一个儿子哈立德被打死，同时被捕的包括本·拉登的2个妻子、6个孩子和4名亲信。据美国政府官员披露，美国海军海豹特种部队第六分队大约24位官兵，在得到奥巴马总统命令后，分乘4架直升机从巴基斯坦西北部的加齐空军基地出发突袭本·拉登藏身地，在其住宅外降落，由外部攻坚。美军攻入住宅后，在三楼一个房间找到无武装的本·拉登，美军随即开火，拉登胸部先中一枪，接着左眼上方中了致命一枪，倒地身亡，部分头骨遭子弹击飞，鲜血混合脑浆四溢。整个过程持续约40分钟，美军没有人员伤亡，但有一架直升机坠毁，官方声称可能是因为其住宅围墙过高使该机降落时之上升气流不足或是因为该机为增强隐蔽性能而多经改装致使驾驶困难；后此机于美军离去的同时被以炸药炸毁。
　　战斗结束后美军搜查了这栋建筑，带走本·拉登的电脑硬盘、DVD光碟和其它资料与数据，连同其尸体搭直升机离开现场返回美军基地，宅内其他人员移交巴基斯坦当局安置。除了本·拉登外，还有三名成年男子死亡，其中一人是本·拉登的儿子，另外两人是本·拉登的警卫，还有一名女子丧生，两名在现场的女子受伤。之前有谣传本·拉登枪战时躲在女子身后，以作为人肉盾牌或者挡箭牌之说法，已被证实为假消息。美军查获的DVD光碟中，有些是现代色情片，不知是否为本·拉登本人拥有，因为连同住的三名本·拉登妻妾也不知情。
　　奥巴马政府考虑到本·拉登是一名虔诚的伊斯兰教徒，在三日内下葬是对伊斯兰教传统的尊重，但美国舍弃了伊斯兰习用的土葬而采用海葬，因此本·拉登被枪杀后的24小时内，其尸体被送往美军卡尔文森号航空母舰，在清洗与念诵《古兰经》后，投入北阿拉伯海。采用海葬使本·拉登葬身于汪洋大海，亦是为了防止本·拉登的坟墓日后变成其他恐怖分子的朝圣或者纪念之圣地。[18] 然而遗体已经消失于阿拉伯海，加上美国政府一直以影像太过骇人为理由，不公布其死亡的照片与录影，也造成不少人质疑本·拉登是否已经死亡。
　　原先只有总统奥巴马与国务卿希拉蕊等人可得览照片，5月12日，迫于各方压力的中央情报局，开始向国会议员展示照片，参议员詹姆士·英霍夫（James Inhofe）表示本·拉登死状凄惨恐怖，但仍支持将照片公之于众，以定民心。
　　本·拉登确实亡后，“基地”组织现由本·拉登的副手艾曼·扎瓦希里医师接掌，扎瓦希里是一名埃及的眼科医师，根据美国中央情报局的调查，扎瓦希里亦是九一一事件的幕后策划人之一，相较于本拉登，扎瓦希里的作风更为激进。