美國聯同英國及法國對敘利亞發動軍事行動，空襲敘利亞三處目標，包括化武科研中心、化武儲存設施和指揮中心。美軍指三國聯軍共發動超過100次空襲，敘利亞國營電視台指最少有6人受傷，指防空系統在大馬士革郊區擊落20枚導彈，當地的科研中心受損。有駐大馬士革的外國通訊社記者指，空襲在天光前持續約一小時，導彈飛過後東部地區發生爆炸巨響及冒煙，恍如打雷，天空亦變成一片橙色。在空襲結束後，有政府車輛在街上巡迴播放愛國歌曲。

美國國防部長馬蒂斯表示，行動是要摧毀敘利亞研究及發展化武的能力，他說去年空襲後，巴沙爾政府顯然仍未接收到信息，所以今次美國同盟友加大打擊力度。美國海軍陸戰隊上將鄧福德指，美國在空襲敘利亞前有通知俄羅斯，避免令衝突進一步升級，又指雖然無就空襲目標同俄羅斯協調，但就避開了俄羅斯的設施。