比利時當地時間早上8時許，有自殺式襲擊者在布魯塞爾機場客運大樓，高呼阿拉伯語口號後，於美國航空公司櫃枱及星巴克咖啡店附近引爆炸彈，現場遍布人體殘肢，亦有人被炸至血流披身，有目擊者指現場傳出槍聲，相信是警方與襲擊者駁火。布魯塞爾機場隨即封鎖，來往機場的鐵路服務暫停，全部抵達航班轉飛其他機場，多班航機取消。警員在現場搜索，發現一件未爆的炸彈背心，警方即場將其引爆，並在一名死去襲擊者的身旁發現一支AK47步槍。
在布魯塞爾機場兩次爆炸後75分鐘，歐盟總部附近、位於市中心的馬爾貝克（Maelbeek）及旁邊的舒曼（Schuman）地鐵站亦遭受炸彈襲擊，地鐵站口冒出大量煙霧。有地鐵車廂被炸毀，多人傷亡，遍布人體殘肢，由於爆炸時正值上班時間，大批市民擠在列車及車站內。爆炸後，乘客離開車廂穿越隧道，步行至另一站逃生。比利時警方接着在布魯塞爾自由大學發現一枚炸彈，並將其引爆。比利時內政部長宣布把反恐警戒級別提升至最高。
回教極端組織「伊斯蘭國」（IS）就今次恐襲事件承認責任，稱要報復比利時參與以美國為首盟軍空襲「伊斯蘭國」行動。