Foren perpetrats entre les 21 h i les 22 h del vespre en establiments públics de la capital francesa, i causaren 130 morts. A banda, set dels terroristes moriren a conseqüència dels atacs, per trets de la policia o bé autoimmolats. El primer atemptat es produí a les 21.20 h, durant un partit amistós entre França i Alemanya a l’Stade de France, del qual fou evacuat en helicòpter el president François Hollande. Poc després, alguns terroristes dispararen indiscriminadament en tres restaurants i un altre terrorista s’immolà en un quart establiment; en aquests atacs moriren 40 persones, i prop d’una desena resultaren ferides. El darrer atemptat tingué lloc durant una actuació a la sala de concerts Bataclan, amb el local totalment ple, quan tres o quatre terroristes obriren foc sobre el públic i mataren 89 persones, a més de ferir-ne un centenar. Tres dels atacants, assetjats per la policia, s'immolaren. Immediatament es declarà l’estat d’emergència, que pocs dies després l’Assemblea Nacional acordà allargar tres mesos, i successivament, fins al 2 de novembre de 2017, quan fou aixecada, i simultàniament s'aprovà una nova llei antiterrorista que donava més poders a la policia.
L'endemà, l’anomenat Estat Islàmic reivindicà els atemptats com a represàlia per l’ofensiva aèria francesa contra aquesta organització a Síria. El dia 18 la policia matà Abdelhamid Abaaoud, el presumpte cap dels terroristes. L’únic dels atacants supervivents, Salah Abdeslam, al qual hom atribuí la planificació dels atacs, aconseguí escapar. Precedits per l’atemptat a la redacció de la revista Charlie Hebdo, aquests foren els més greus a Europa després dels de l'onze de març del 2004, i propiciaren una reforma constitucional a França que, aprovada per l’Assemblea Nacional al febrer del 2016, reforçava les atribucions en seguretat del govern, amb mesures com ara la inclusió de la figura de l'estat d'emergència i la possibilitat de retirar la nacionalitat als condemnats per terrorisme.
Les investigacions policials subsegüents als atemptats de París identificaren vincles logístics i organitzatius d’una xarxa d’activistes islamistes radicals centrada sobretot a Molenbeek, un suburbi de Brussel·les, on foren practicades nombroses detencions. El 18 de març de 2016 Salah Abdeslam fou detingut a Ulm (Alemanya), i el 22 de març tingueren lloc a Brussel·les, amb poc menys d’una hora de diferència, dos atemptats que provocaren 35 víctimes mortals a l’aeroport de Zaventem i a l’estació de metro de Maelbeek (propera a seus de diverses institucions europees). Aquests atemptats foren també reivindicats per l’anomenat Estat Islàmic. El 8 d’abril foren arrestats els dos terroristes supervivents d’aquests atemptats, i s’identificà una connexió entre els d’autors d’aquests atemptats i els de París, de la qual Abdeslam n’era l’element principal. Tots dos atacs repercutiren en un augment de les mesures de seguretat en diversos països de la Unió Europea. L’atenció se centrà en les ciutats europees i els barris habitats per població d’origen arabomusulmana (molt especialment, a Bèlgica), on l’anomenat Estat Islàmic i altres organitzacions islamistes radicals reclutaven els seus militants, la majoria dels quals eren fills d’immigrants ja nascuts i, teòricament, integrats a Europa.