На третий день около 13:05 в школьном спортзале произошли взрывы, и позже возник пожар, в результате чего произошло частичное обрушение здания. После первых взрывов заложники начали выбегать из школы, и силами Центра специального назначения Федеральной службы безопасности (ЦСН ФСБ) был предпринят штурм. Во время хаотичной перестрелки, в том числе с участием гражданских лиц, пользовавшихся личным оружием, было убито 28 террористов (трое, включая одну из смертниц, погибли в период с 1 по 2 сентября). Единственный взятый живым террорист, Нурпаша Кулаев, был арестован и впоследствии приговорён судом к пожизненному заключению. Хотя большинство заложников были освобождены в ходе штурма, в результате теракта погибли 314 человек из числа заложников, из них 186 детей. Всего, включая спасателей, погибло 333 человека, и свыше 800 получили ранения разной степени тяжести.