[[Osama bin Laden]], naast [[Ayman al-Zawahiri]] een van de leiders van [[Al Qaida]], wordt door de Amerikaanse en andere westerse overheden voor de aanslagen verantwoordelijk gehouden. Zijn belangrijkste medeorganisator was [[Khalid Sheikh Mohammed]].
Aanwijzingen in verschillende onderzoeken wezen in de richting van Osama Bin[[Al LadenQaida]]. Onder andere vond men een videocassette van Bin Laden samen met 2 van de kapers, waarin hij opriep tot steun voor de kapers. <ref>{{en}}[https://web.archive.org/web/20071013184630/http://cbc.ca:80/world/story/2006/09/07/al-qaeda-tape.html], Bin Laden 9/11 planning video aired, september 2006</ref>. Op een andere video, opgenomen na de aanslagen, pochte hij dat de aanslagen 'beter' zouden zijn gelopen dan hij had gehoopt. Op 22 april 2005 zei de [[Marokko|Marokkaanse]] [[Frankrijk|Fransman]] [[Zacarias Moussaoui]] voor de rechtbank dat hij door Osama bin Laden was uitgekozen om het [[Witte Huis (Washington D.C.)|Witte Huis]] in te vliegen. Moussaoui werd op 3 mei 2006 tot levenslang veroordeeld wegens zijn betrokkenheid bij de aanslagen. Op 23 mei 2006 ontkende Osama bin Laden echter de betrokkenheid van Zacarias Moussaoui in een audioboodschap. De Duitse geheime dienst heeft bandengeconcludeerd vastgesteld tussendat de [[Hamburg cel]], bestaande uit 5 van de kapers, werd gefinancierd en geleid door Al-Qaeda. Osama bin Laden ontkende zelf aanvankelijk de betrokkenheid bij de aanslagen, maar in een [[2004 Osama bin Laden video|videoboodschap]] die op 29 oktober 2004 door [[Al Jazeera]] is uitgezonden, claimde hij verantwoordelijkheid.
De VS vroegen aan [[Afghanistan]] (waar hij zich alsinds veel langer1996 ophield) om zijn uitlevering. In 1999 hadden de VN al een [[Resolutie 1267 Veiligheidsraad Verenigde Naties|resolutie]] aangenomen waarin zijn uitlevering werd gevraagd, na [[Aanslagen op de Amerikaanse ambassades in Tanzania en Kenia|aanslagen]] op Amerikaanse ambassades met 200 doden, en na 9/11 werd wederom een zelfde resolutie door de VN aangenomen. Na een ultimatum van de VS kwamen honderden [[Taliban]]-schriftgeleerden bijeen om te beraadslagen. Men verzocht Bin Laden Afghanistan te verlaten en wenste te onderhandelen met de VS. De VS gingen daar niet op in. Osama bin Laden liet weten alleen in een [[islam]]itisch land berecht te willen worden. Hij riep later per video op tot een ''[[jihad]]'' van alle [[moslim]]s tegen "het [[zionisme]] en de [[kruistocht]]en" en ook tegen de Verenigde Staten. Hij erkende in bedekte termen verantwoordelijk te zijn voor de aanslagen.
Er zijn vele onderzoeken verricht naar de verantwoordelijkheid voor deze terreurdaad, met name door Amerikaanse en andere inlichtingendiensten. Het belangrijkste rapport was het 9/11 Commission Report<ref>{{en}}[https://www.9-11commission.gov/report/], 9/11 Commission Report, 2004</ref> van het [[Amerikaans Congres|Amerikaanse Congres]]. Verder waren er onder andere een document van de [[Verenigd Koninkrijk|Britse]] regering getiteld ''Responsibility for the terrorist atrocities in the United States, 11 September 2001''. Dit document is met name gebaseerd op informatie van inlichtingendiensten en is dan ook niet bedoeld voor de eventuele juridische vervolging. De Duitse geheime dienst heeft de eerder genoemde [[Hamburg cel]] onderzocht en geconcludeerd dat deze geleid en gefinancierdbanden werdvastgesteld doormet Al-Qaeda. De Amerikaanse regering concludeerde op basis van deze onderzoeken dat Osama bin Laden en zijn terreurnetwerk voor de aanslagen verantwoordelijk waren.
