Wówczas kenijskie siły wspierane przez izraelskie jednostki podjęły akcję odbijania zakładników, choć izraelskie władze odmówiły potwierdzenia lub zaprzeczania, jakoby izraelskie siły miały działać w Nairobi. Dwa wojskowe śmigłowce zeszły nad budynek centrum handlowego, po czym rozpoczęto prowadzenie ognia. 30 godzin po rozpoczęciu ataku przez bojowników, antyterroryści opanowali górne piętra budynku.
Napastnicy tym samym zostali zmuszeni do zejścia na parter i do podziemi budynku. Uwolniono wówczas ok. 1000 osób. Łącznie w akcji terrorystycznej udział brało od czterech do sześciu terrorystów. Po ataku zidentyfikowano czterech z nich – Abu Bara as-Sudaniego, Omara Nabhana, Chataba al-Kenego oraz Umaira. Pierwszy z nich był dowódcą i pochodził z Sudanu. Nabhan to Kenijczyk pochodzenia arabskiego, który szkolił się w strukturach asz-Szabab, podobnie jak Somalijczyk Al-Kene. Wszyscy zginęli podczas akcji sił specjalnych. W trakcie szturmu na zajęty obiekt rannych zostało 11 żołnierzy. W wyniku ataku terrorystycznego na Westgate Mall zginęło łącznie co najmniej 61 cywilów, sześciu funkcjonariuszy bezpieczeństwa, a także wszyscy napastnicy. Ponadto 175 osób zostało rannych.