Всех заложников разместили в спортзале школы, а само здание заминировали. Террористы сразу стали выявлять людей, имеющих отношение к правоохранительным органам. По сведениям очевидцев, ими было убито не менее 7 человек. Переговоры с террористами почти ничего не дали. Только бывшему президенту республики Ингушетия Руслану Аушеву удалось освободить 26 заложников – женщин с маленькими детьми. Одна из женщин, которая вынесла из захваченного боевиками здания школы чужого ребенка, затем вернулась обратно к двум своим детям, оставшимся в здании школы.

Ночью 2 сентября из плена удалось освободиться двум заложникам: Аслану Кудзаеву и Аслану Айларову. Аслана Кудзаева заставили сбрасывать тела расстрелянных через окно во двор школы. Улучив момент, Аслан смог сам выпрыгнуть через окно, когда надзирающий за ним боевик отвлекся. Чуть позже боевики заставили доделать эту работу Аслана Айларова. Ему также удалось убежать, но Аслан был вынужден притвориться мертвым и несколько часов пролежать в непосредственной близости от террористов.

Боевики держали заложников в нечеловеческих условиях. Им не давали воды, в спортзале не хватало воздуха. Учитывая опыт «Норд-Оста», террористы разбили верхние части окон, чтобы заложники не могли сбежать, а спецслужбы РФ не смогли применить спецсредства. По сведению очевидцев, на третий день заточения люди начали бы умирать от жажды и истощения.

Днем 3 сентября в здании школы прогремело несколько взрывов, после этого стали выбегать заложники, по которым боевики открыли огонь. Они расстреливали даже лежащих на полу в спортзале заложников. Произошло частичное обрушение крыши школы. Затем разгорелся бой, в ходе которого погибли и позднее умерли от ран 338 человек среди заложников и сотрудников силовых структур, свыше 700 были ранены. Подавляющее большинство раненых в Беслане получило огнестрельные ранения. Кроме того, многие были госпитализированы с ожогами и ушибами. Часть раненых на самолетах была доставлена в Москву и ряд других городов страны.

В операции по оказанию помощи заложникам участвовали 248 спасателей и 30 единиц техники из Центрального аэромобильного спасательного отряда «Центроспаса». По данным МЧС России, два спасателя погибли. Погибли также несколько сотрудников правоохранительных органов Северной Осетии и 11 сотрудников спецподразделений «Альфа» и «Вымпел», в том числе командир группы «Альфа», которая выезжала для выполнения спецзадания в Беслан. Ранения различной степени тяжести получили более 30 сотрудников специальных подразделений российских спецслужб.

Указом Президента РФ 6 и 7 сентября объявлены днями траура по погибшим в Беслане. По сообщению заместителя генерального прокурора России по Южному федеральному округу Сергея Фридинского, 31 боевик уничтожен, а один взят в плен.