下午2時，特種部隊占領了學校，成功解救出大部分人質。全球各大電視台對此事的現場直播新聞顯示，許多逃出來的孩子隻穿著內衣，救護車、私車往來奔走，將傷者盡快送往醫院。許多人質獲救後的第一件事就是狂飲。自9月1日被劫持開始，他們已被關押達52小時。恐怖分子以當局拒絕談判為借口，拒絕讓孩子們喝水。
特種部隊一邊戰鬥，一邊營救體育館中的人質。他們在牆上炸出了一個大洞，幫助更多人質快速逃離。不過，一些恐怖分子狡猾地混雜在混亂的人質群中，悄悄溜出體育館，逃出學校，潛入市區。部隊與警方乘勢追擊，在市區內交火。
16時左右，特種部隊基本上控製了別斯蘭中學，隻剩下無關大局的零星抵抗。經過50多個小時驚心動魄的反恐鬥爭，別斯蘭市第一中學人質恐怖事件緩緩降下了帷幕。
人質全部撤離後，俄羅斯聯邦安全局北奧塞梯地區負責人瓦列裏·安德烈耶夫告訴俄羅斯電視台，此次武力解救行動並非俄方計劃，俄政府希望通過談判解決問題，是劫持者蓄意造成了衝突。
在解救行動開始後，媒體報道的傷亡數字不斷刷新，先是有目擊者說看到體育館外有10具屍體，後來又有報道稱，死者中包括前往收屍的俄羅斯緊急情況部門的工作人員。之後，英國獨立電視台記者朱利安·馬尼翁又說，他的攝影師進入到體育館內，發現那裏有大約100具屍體。這一消息很快得到了俄羅斯文傳電訊社的證實。
清理現場的工作開始後，俄羅斯軍警在體育館的殘壁斷垣之中，找到了100多具屍體，他們幾乎都是悲慘的人質。當晚19時50分，俄羅斯聯邦總統顧問阿斯拉哈諾夫向媒體透露，此次別斯蘭人質事件的死亡人數超過了150人。但幾天以後，俄羅斯官方公布的數字顯示，在這次人質事件中，共有335名人質遇難，700多人受傷，其中100多名傷勢較重的人員被送往莫斯科救治。在遇難的人質中，有157名兒童。不過，一個名叫維塔的停屍間工作人員告訴法新社，死亡人數已經達到394人。
在將近兩個小時的突擊行動中，有30名恐怖分子被特種部隊擊斃或自殺，2人被俘，其中有來自阿拉伯方麵的雇傭兵。
俄羅斯著名的反恐精銳部隊“阿爾法”和“信號旗”在別斯蘭人質事件中也傷亡慘重，共有10名軍官犧牲（其中“信號旗”7人，“阿爾法”3人），26人受傷。這是“阿爾法”和“信號旗”自成立以來首次遭受如此大的損失。
特種部隊之所以損失慘重，一是因為人質解救行動是受情勢所迫倉促開展的，另一個重要原因，則是盡忠職守，搶救孩子。他們投入戰鬥後，起初幹得不錯，一連擊斃了八九名恐怖分子。但當戰士們忙著解救孩子們時，躲在房間裏的恐怖分子便對他們開黑槍。一位戰士將兩個受傷的小姑娘一邊一個夾在腋下，把衝鋒槍背在身後。恐怖分子衝出來朝他開火。倒下的戰士做的最後一件事，就是用身體護住孩子。當軍官們開始從廢墟中搶救那些一息尚存的人質時，樓頂上的恐怖分子預先占據了有利地形，向逃跑的人質和營救他們的軍官們開槍。俄特種部隊的軍官們在槍林彈雨中用自己的身軀護住了無辜的孩子們。
“我非常理解‘信號旗’和‘阿爾法’的特種軍官們對孩子的感情。他們的第一反應是像一個父親一樣，犧牲自己的生命拯救孩子。”一位從“信號旗”退役的老軍官說，“在2002年莫斯科文化宮劇院人質事件中，我們對於人質和匪徒的位置都掌握得非常清楚，因此，對於武裝分子的每一次突然攻擊，特種人員都成功化解了，沒有死亡一人。而這一次，當雙方開始交火時，當地居民也跟著開槍。我們的人仿佛遭到兩麵夾擊，甚至不知道中的是誰的槍。因此，才會有空前慘重的傷亡——11人獻出了生命。參加戰鬥的除‘阿爾法’、‘信號旗’外，還有情報總局特別行動小組，他們也有兩人犧牲。這一切都是因為在沒有準備、沒有掌握必要信息的情況下倉促作戰而造成的。因此，特種兵實際上扮演的是普通營救人員的角色。”
戰鬥雖然結束了，憤怒的情緒還在往日安靜的別斯蘭市蔓延。大約200人對一名膚色較深、有車臣人特征的男子進行攻擊，直至警察前來幹預，鳴槍驅散人群。另一些人忙於在當地醫院照顧傷者，當局已經準備了1000個床位。“大家都去醫院！快！傷員需要輸血！”一位警察叫道。
學校大樓冒出滾滾濃煙，匆匆趕到的消防員不斷用水槍向內噴射。人們仍在清理爆炸物，恐怖分子曾威脅要炸掉大樓，可能還有爆炸物隱藏在學校大樓內部。
由於很多人質的屍體在爆炸中被燒焦，已經無法辨認，需要接受DNA檢驗，因此，遇難人質的辨認工作進展較慢。俄緊急事務部表示，已確認身份的屍體有79具。很多人質家屬聚集在別斯蘭市醫院的布告欄前，小鎮的牆上也張貼著許多幸存傷者的名單，他們將這些名單複印下來，仔細尋找核對，焦急地在被解救人質名單上尋找親人的名字，在希望和絕望中發瘋似的來回奔走，一次次地在恐懼中前往停屍間辨別身分不明的死者身份。