Единственный, кто знал, что в самолете нет группы захвата, был руководитель операции Георг Вольф. За считаные минуты до того, как прибыли террористы, ему сообщили, что самолет пуст, но Шрайбер, в свою очередь, не предупредил его, что пятеро снайперов будут работать по восьми целям, две из которых, Исса и Тони, уже находились в движении. С момента посадки вертолетов прошло не более 4 минут. Не найдя иного выхода из сложившейся ситуации, Георг Вольф отдал приказ открыть огонь на поражение. В это время на часах было ровно 22:40. Мгновенно вспыхнули прожекторы, слабо осветившие площадку с вертолетами и самолетом. Затем последовали два выстрела, третий снайпер промедлил, поскольку с его положения необходимо было обогнуть опору, чтобы держать в прицеле бегущих Тони и Иссу.
Снайперский залп был направлен по двум террористам, стоявшим возле вертолетов. Афиф Ахмад Хамид был сражен насмерть, Ахмед Шейхи Таха получил ранение и остался лежать на линии огня. Первые выстрелы послужили сигналом для снайперов, лежавших на земле, но террористы были вне зоны их видимости. Работать по целям могли только снайперы, залегшие на контрольной башне. Следующая пуля ударила возле ног Иссы. Убегая зигзагами и отстреливаясь короткими очередями, он смог увернуться от второго выстрела и успеть укрыться за вертолетами. Через мгновение другая снайперская пуля ранила Тони в ногу, не задев кость. Он как подкошенный упал на взлетно-посадочной полосе, но находившийся рядом Джамаль эль-Джаши успел подбежать к нему и помог добраться до вертолета. Спасая Тони, Джамаль эль-Джаши получил ранение в правое запястье, эта же пуля вывела из строя его автомат.
В первые же минуты боя неожиданно выяснилось, что штурмовые винтовки Hecker & Koch G 3, которыми пользовались полицейские снайперы, не подходили для дистанции, с которой им пришлось вести стрельбу по террористам. Более восьмидесяти процентов выстрелов не достигли цели. На складах мюнхенской полиции уже были снайперские винтовки типа Steyr SSG 69, но никто из личного состава еще не был обучен обращению с ними.
Тем временем боевики залегли под днища вертолетов вне досягаемости снайперов и открыли ответную стрельбу длинными очередями по прожекторам и контрольной вышке. Джамаль эль-Джаши метнул несколько гранат в сторону контрольной вышки, затем подхватил автомат убитого Афифа Ахмада Хамида и стал вести огонь по административному зданию. Террористам удалось повредить все три направленные на них прожектора, и площадка вновь погрузилась в темноту, практически полностью нейтрализовав снайперов. Без ночной оптики невозможно было отличить террористов от заложников, которых в любой момент могли вытащить из вертолетов и поставить живым щитом на линии огня.
После беспорядочной стрельбы наступило 20-минутное затишье. Отдельные выстрелы продолжались и в темноте. Оценить общую ситуацию было невозможно. Нельзя было понять, сколько террористов ликвидировано. Что с заложниками? Как потом выяснилось, они до последней минуты были живы, пытаясь зубами освободиться от своих пут. Получил ранение пилот одного из вертолетов Гуннар Эбель. Все, кто находились на втором этаже административного здания, лежали на полу в полной темноте среди осколков битого стекла и осыпавшейся штукатурки, не двигаясь и не произнося ни звука. Немцы не готовы были к такому развитию событий. В первые же минуты боя стало понятно, что палестинские федаины, в отличие от западногерманских полицейских, были очень хорошо подготовлены и намного лучше вооружены. Несмотря на то что только трое из террористов имели за плечами серьезный боевой опыт, вся группа действовала слаженно и достаточно профессионально.
Израильские представители, видя бездействие оперативного командования, решили взять инициативу на себя. Начальник следственного отдела ШАБАК Виктор Коэн и директор «Моссада» Цви Замир нашли офицера полиции и попытались убедить его, пока еще не поздно, вместе с его людьми выйти из здания и атаковать террористов. Цви Замир, как и Виктор Коэн, имел богатый военный опыт, до карьеры в разведке он был командиром элитной сухопутной бригады «Гивати» и командующим Южным военным округом. Глава израильской внешней разведки был готов сам повести за собой западногерманских полицейских. Но офицер полиции наотрез отказался, сказав, что нужно дождаться полицейские броневики, которые помогут пересечь открытую площадку и без потерь приблизиться к вертолетам. Но проблема состояла в том, что все броневики находились в Олимпийской деревне. Никто не побеспокоился о том, чтобы заранее их вызвать на аэродром. Только после 10 минут боя броневики получили приказ выдвинуться к Фюрстенфельдбрук. Но пробиться к аэродрому было чрезвычайно сложно, поскольку местные власти не позаботились оставить свободными пути доступа к месту антитеррористической операции. Дороги были перегружены специальным транспортом, машинами репортерских групп и просто любопытствующими, съехавшимися посмотреть, что будет дальше.