Đại đội Charlie thuộc Tiểu đoàn số 1, Trung đoàn bộ binh số 20, Lữ đoàn bộ binh số 11, Sư đoàn bộ binh số 23, Lục quân Hoa Kỳ. Tình báo Mỹ cho rằng sau sự kiện Tết Mậu Thân, Tiểu đoàn 48 quân Giải phóng đã rút lui về ẩn náu tại địa bàn làng Sơn Mỹ, cụ thể là các thôn Mỹ Lai 1, 2, 3 và 4.
Lục quân Hoa Kỳ quyết định tổ chức một cuộc tấn công lớn vào các làng bị nghi ngờ này. Đại úy Ernest Medina thông báo cho lính của mình rằng gần như mọi dân làng sẽ ra chợ vào lúc 7 giờ sáng, tất cả những ai còn ở lại đều là lính Việt Cộng hoặc người giúp đỡ Việt Cộng. Một số binh sĩ của đại đội Charlie sau này đã khai rằng mệnh lệnh của Medina theo như họ hiểu là giết toàn bộ du kích, lính Việt Cộng và những ai “khả nghi” (bao gồm cả phụ nữ, trẻ em), đốt trụi làng và đầu độc các giếng nước. Khi được hỏi “Chẳng nhẽ chúng ta cũng giết cả phụ nữ lẫn trẻ em sao?” và Medina trả lời ngắn gọn: “Hễ thấy gì động đậy là giết!”.
Đài BBC News mô tả lại cảnh này:
“Binh lính bắt đầu nổi điên, họ xả súng vào đàn ông không mang vũ khí, đàn bà, trẻ em và cả trẻ sơ sinh. Những gia đình tụm lại ẩn nấp trong các căn lều hoặc hầm tạm bị giết không thương tiếc. Những người giơ cao hai tay đầu hàng cũng bị giết… Những nơi khác trong làng, nỗi bạo tàn của lính Mỹ mỗi lúc chồng chất. Phụ nữ bị cưỡng bức hàng loạt; những người quỳ lạy xin tha bị đánh đập và tra tấn bằng tay, bằng báng súng, bị đâm bằng lưỡi lê. Một số nạn nhân bị cắt xẻo với dấu “C Company” (“Đại đội C”) trên ngực. Đến cuối buổi sáng thì tin tức của vụ thảm sát đến tai thượng cấp và lệnh ngừng bắn được đưa ra. Nhưng Mỹ Lai đã tan hoang, xác người la liệt khắp nơi.“
Chuẩn úy Hugh Thompson, Jr., phi công trực thăng 24 tuổi thuộc đơn vị trinh sát trên không, ngay khi bay qua làng đã chứng kiến cảnh tượng khủng khiếp: Vô số xác người chết, tất cả đều chỉ là trẻ con, phụ nữ và người già, không hề có dấu hiệu của người thuộc độ tuổi tòng quân hay vũ khí ở bất cứ đâu. Thompson sau đó nhìn thấy một nhóm dân thường (lại chỉ bao gồm phụ nữ, trẻ em và người già) trong một căn hầm tạm đang bị lính Mỹ tiếp cận. Chiếc trực thăng của phi đội Thompson hạ cánh và cứu được khoảng từ 12 đến 16 người trong căn hầm. Phi đội Thompson sau đó còn cứu được một đứa bé toàn thân đầy máu nhưng vẫn sống sót từ trong cái mương đầy xác người. Thompson sau đó đã báo cáo lại những gì anh nhìn thấy cho chỉ huy của mình, thiếu tá Watke, trong báo cáo Thompson đã dùng những cụm từ như “murder” (giết người) và “needless and unnecessary killings” (sát hại vô cớ và không cần thiết). Báo cáo của Thompson được các phi công và phi đội khác ngày hôm đó xác nhận.
Con số ghi lại tại Khu chứng tích Sơn Mỹ là 504 dân thường từ 1 tuổi đến 82 tuổi.
Báo Stars and Stripes của Lục quân Mỹ vào thời điểm đó đưa tin “Bộ binh Hoa Kỳ đã giết 128 tên Cộng sản sau một trận đánh đẫm máu kéo dài 1 ngày mà không bị thương vong một binh sĩ nào”. Trong bức điện mừng, Tướng William Westmoreland, tư lệnh chiến trường Việt Nam còn tán dương “cú giáng mạnh” này lên kẻ thù.
Sau khi vụ việc bị báo chí phanh phui, thậm chí chính một thành viên của đại đội Charlie thú nhận khiến công luận lên án dữ dội. Ngày 17 tháng 3 năm 1970, Lục quân Hoa Kỳ đã buộc tội 14 sĩ quan, bao gồm cả thiếu tướng Samuel W. Koster, sĩ quan chỉ huy Sư đoàn Americal (Sư đoàn bộ binh số 23), về việc che giấu thông tin liên quan tới sự kiện Mỹ Lai. Phần lớn các lời buộc tội sau đó đã được hủy bỏ.
Chỉ huy lữ đoàn Henderson là sĩ quan duy nhất phải ra tòa án binh về tội che giấu thông tin, dù vậy ông này cũng được tuyên bố trắng án ngày 17 tháng 12 năm 1971. Phần lớn các binh lính có dính líu tới vụ thảm sát Mỹ Lai khi phiên tòa xảy ra đã giải ngũ, vì vậy họ được miễn truy tố. Trong số 26 người bị buộc tội, chỉ có duy nhất Calley bị kết án. Ban đầu anh ta bị tuyên án chung thân nhưng chỉ 2 ngày sau tổng thống Nixon đã ra lệnh thả. Sau cùng Calley chỉ phải chịu án 4 tháng rưỡi ngồi tù, trong thời gian này anh ta vẫn được bạn gái thăm nuôi không hạn chế.
Sự kiện thảm khốc này đã gây sốc cho dư luận Mỹ, Việt Nam, và thế giới, hâm nóng phong trào phản chiến và là một trong các nguyên nhân dẫn tới sự rút lui của quân đội Mỹ khỏi Việt Nam năm 1972.
