Okolo ôsmej hodiny ráno 16.3 1968 po pätnástiminútovej delostreleckej príprave boli vojaci roty Charlie vysadení z vrtulníkov v blízkosti dediny My Lai 4. Následne rýchlo postúpili do dediny, kde se nestretli s odporom. Miesto toho, aby osadu zaistil, kapitán Ernest Medina nejprv nariadil 1. a 2. čate, aby zaútočili na dedinu a 3. čate, aby zlikvidovala zbytky nepriateľo. Velitel pešej čaty William Calley na mieste prikázal spustiť na civilistov palbu. Tento rozkaz však niektorí jeho vojaci neuposlúchli. Další vojáci ale začali strielať a házať granáty po všetkých Vietnamcoch, kterých zpozorovali. Mnohých civilistov povraždili na rýžových poliach v okolí, na uliciach či priamo v domoch. Mnoho obetí bolo pred smrtou znásilnených alebo mučených. Proti konaniu svojich vojakov Calleyho nadriadený kapitán Ernest Medina nijak nezasiahol, naopak sám se pridal ku vraždeniu. Americkí vojaci vraždili v dedine viace ako dve hodiny, pokial do situácie nezasiahol Warrant Officer Hugh Thompson, jeden z pilotov priezkumných vrtulníkov, které mali asistovať pechote. Ten si nejprv všimol v okolí mnoho tiel postrielaných civilistov a rozhodol sa prezkúmať situáciu v dedine. Keď pochopil, že pechota vraždí neozbrojených obyvateľov, pokúsil se privolať pomoc pre ranených, nasledovne sa snažil s pechotou spojil pomocou rádia. Keď videl, že se pechota na zemi chystá zaútočit na skupinu civilistov ukrývajúcich sa v jednom z bunkrov, pristál s vrtulníkom piamo pred nimi a prikázal palubnému strelcovi, aby nad ich hlavami vystrelil niekolko varovných výstelov. Dal tak pechote najavo, že pokial budú vo vraždení pokračovať, spustia na nich jeho strelci palbu. Americká armáda neskôr z dediny evakuovala 11 civilistov.
