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。美軍指聯軍發動超過100次導彈空襲。敘利亞軍方指，西方聯軍凌晨向敘利亞發射110枚導彈，大部分被敘利亞防空系統擊落，但科研中心被擊中受損。俄羅斯軍方亦指，12枚射向敘利亞防空系統的導彈，全部被擊落。敘利亞傳媒指，空襲中最少有3名平民受傷。有駐大馬士革的外國通訊社記者指，空襲持續約一小時，東部地區有巨響及冒煙，恍如打雷，天空變成一片橙色。空襲結束後，有政府車輛在街上巡迴播放愛國歌曲。敘利亞總統府在社交網站發放相片，見到總統巴沙爾穿著西裝，如常步入辦公大樓。

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。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，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。俄羅斯國防部表示，空襲未有擊中俄羅斯在敘利亞的空軍及海軍基地。