Боевики в течение трех дней удерживали в душных помещениях зрителей мюзикла «Норд-Ост», артистов и работников учреждения.
В момент нападения в здании шел второй акт представления. В заложниках оказались 916 человек, в том числе около 100 школьников.
Основным требованием группировки было прекращение контртеррористической операции федеральных войск в Чечне.
Бандиты заминировали зрительный зал и разместили смертниц. Несчастным не разрешали пить и не отпускали в туалет.
Более двух суток переговоры с террористами вели политики, депутаты, общественные деятели, представители Международного комитета Красного Креста. 24 октября в здание пропустили депутатов Госдумы РФ Асламбека Аслаханова и Иосифа Кобзона, съемочную группу российской телекомпании НТВ и британского журналиста Марка Франкетти. После внутрь смог попасть Леонид Рошаль, который принес с собой медицинские препараты и оказал людям первую помощь.
Рано утром 26 октября 2002 года у Театрального центра прозвучали выстрелы: спецназ начал операцию по освобождению заложников. Штурм продолжался около 40 минут. В ходе него все находившиеся в здании боевики: 21 мужчина, включая главаря банды Мовсара Бараева, и 19 женщин – были уничтожены. Взрывотехники изъяли 15 автоматов, пистолеты, гранатомет, 25 «поясов смертников» и два мощных взрывных устройства, в каждом из которых было по 40 килограммов взрывчатки.
В результате теракта погибли 130 мирных граждан, среди оказались 10 детей, в том числе двое 13-летних артистов – Кристина Курбатова и Арсений Куриленко.
В память о жертвах теракта 29 апреля 2011 года в столице был заложен православный храм святых равноапостольных Мефодия и Кирилла.