Les témoignages directs et les photos montrant les débris éparpillés ne manquent pourtant pas ; par exemple, l'expert en explosions Allyn E. Kilsheimer :« J’ai vu les marques des ailes de l’avion sur la façade du bâtiment. J’ai ramassé des morceaux d’avion avec des identifications de la compagnie d’aviation sur eux. J’ai tenu de ma main la queue de l’avion et j’ai retrouvé la boîte noire. [...] J’ai tenu dans mes mains des morceaux des uniformes de l’équipage, avec des morceaux de corps. C’est bon, maintenant ? »D'autre part, plusieurs lampadaires ont été arrachés sur la trajectoire de l'avion, ce qu'un missile ou l'absence d'avion rendrait difficile à expliquer. Cependant, aucun des lampadaires mis à terre ne portent des traces de choc d'ailes d'avion. La peinture et le métal restent intactes.Facade du Pentagone, à 10 heures, le 11 septembre.

Certains observateurs, comme Thierry Meyssan dans son livre L'Effroyable Imposture puis dans Le Pentagate, affirment trouver des incohérences dans les versions diffusées par les autorités américaines et retenues par la communauté internationale. Ils ont fourni une explication différente de cette journée, qui, selon certains d'entre eux, laisserait apparaître des indices d'un complot au sein de l'administration américaine et/ou de son appareil militaire.Pour Thierry Meyssan et quelques dissidents américains comme Jimmy Walter, aucun avion ne s'est écrasé sur le Pentagone. L'hypothèse d'un missile est avancée et leur paraît mieux correspondre avec les dégâts réels infligés au Pentagone : un trou de cinq à six mètres de large traversant le premier bâtiment au-dessus duquel la façade s'est effondrée trente-deux minutes après l'impact, les premières photos ne laissant pas apparaître cet effondrement. L'appareil a percé trois bâtiments (six murs), laissant un trou de deux mètres trente de diamètre à la sortie du troisième bâtiment. Le travail de Thierry Meyssan est vivement critiqué par une partie des communautés journalistiques française et américaine mais rencontre un vif intérêt dans d'autres pays. Les détracteurs de T. Meyssan l'accusent de s'être presque exclusivement servi d'Internet et de ne pas avoir réalisé de « véritable » travail journalistique sur le terrain – ce qui selon certains était impossible étant donné le black-out des autorités. Ceux qui partagent son point de vue font valoir qu'il a fait un travail de comparaison des informations et montré leur manque de cohérence d'une part entre elles et d'autre part avec une recherche d'informations et d'analyses scientifiques sur les faits constatés.Pour les membres du 9/11 Truth Movement, la couleur des flammes contredit la thèse officielle, ils affirment que la couleur aurait dû davantage être jaune qu'orange si la combustion venait dukérosène.Néanmoins, le panache sortant du Pentagone est issu d'une collision différente que celle des tours jumelles (structure plus résistante, pleine). Alors que les panaches sortant des tours jumelles le sont d'une structure plus aérée, donc un peu plus tard (~1s).

Une association de pilotes professionnels a demandé et obtenu les enregistrements de la boîte noire du vol 77 et a conclu, à l'issue d'une simulation indépendante effectuée sur la base de ces données, que le vol 77 ne pouvait physiquement pas avoir percuté le Pentagone, mais l'avait simplement survolé. Ces pilotes ne disent cependant pas pourquoi les autres techniciens analysent différemment les enregistrements, où est passé l'avion avec tous ses passagers, pourquoi les victimes de l'avion ont été retrouvées dans le Pentagone ni pourquoi de nombreux éléments de l'avion sont également retrouvés dans l'immeuble.Les tenants d'un complot gouvernemental affirment que certaines preuves vidéos ont été dissimulées. Les vidéos issues des caméras surveillances ayant pu filmer le crash sur le Pentagone ainsi que les derniers kilomètres du trajet probable de l'avion ont été saisies le jour même par des agents du FBI, agence d'enquête fédérale compétente en matière de terrorisme, notamment à la station de service Citgo, située à proximité du Pentagone et à l'hôtel Sheraton, lui aussi adjacent au Pentagone. Si cela n'a rien d'exceptionnel en la circonstance, pendant plusieurs années ces vidéos ont été conservées comme pièces à conviction en prévision de procès. À la suite du procès de Zacarias Moussaoui, deux vidéos de caméra de surveillance du parking saisies lors de l'enquête ont été rendues publiques. Cependant, selon ceux qui mettent en doute la version officielle, ces vidéos sont de mauvaises qualité et ne permettent que de distinguer un objet grisâtre volant en rase-motte percutant le Pentagone, qui pourrait aussi bien être un missile qu'un avion.