تبنى الأفكار الجهادية أثناء دراسته في هامبورج من خلال دائرة علاقاته مع الطلاّب المسلمين، وعلى رأسهم القاعدى محمد عطا الذي قاد بعدها المجموعة التي نفذت هجمات سبتمبر، وفي عام 1999م حاول السفر مع محمد عطا، ومروان الشحي، وسعيد بهاجي، ورمزي بن الشيبة إلى الشيشان لقتال الجنود الروس ولكن سرعان ما تراجعوا بعد أن أقنهعم محمدو ولد صلاحي في اللحظة الأخيرة بالسفر بدلا من ذلك إلى أفغانستان للقاء أسامة بن لادن؛ من أجل شن هجمات إرهابية كبيرة لصالح القاعدة وبعد اللقاء صدرت لهم تعليمات للعودة إلى ألمانيا والانخراط في مدرسة لتعليم الطيران وفي أكتوبر 1999، تم تصويره في حفل للزفاف مع منفذي العملية الإرهابية من بينهم مروان الشحي. 

 وفي 25 مايو 2000، قدم طلبًا للحصول تأشيرة للولايات المتحدة الأمريكية وحصل على تأشيرة خمس سنوات " B-1 / B-2 سياحية / رجال الأعمال"، وفي يوم 27 يونيو، 2000، ذهب إلى الولايات المتحدة للمرة الأولى، ووصل إلى مطار نيويورك الدولي، ثم سافر إلى ولاية فلوريدا؛ حيث التحق بمركز للتدريب على الطيران في فلوريدا لمدة ستة أشهر، من يونيو 2000 إلى 15 يناير 2001 وخلال تلك الفترة سافر إلى ألمانيا لزيارة صديقته التركية الألمانية، ثم حصل على رخصة لقيادة الطائرات الصغيرة في أغسطس 2000، وبدأ التدريب على الطيران بطائرات كبيرة في وقت لاحق من عام 2000م . 

 وفي أواخر يناير عام 2001، سافر إلى صنعاء في اليمن لزيارة والده الذي كان مريضًا ثم زار صديقته، Şengün، في ألمانيا، وعاد إلى الولايات المتحدة مرة أخرى في أواخر فبراير من نفس العام وفي طريق عودته إلى الولايات المتحدة، مر على دولة الإمارات العربية المتحدة. 

 وفي منتصف يوليو عام 2001، شارك في اجتماع سري مع بعض المشاركين في أحداث سبتمبر وتحديدًا خلية هامبورج بمدينة سالو في إسبانيا، وظلوا بها بضعة أيام أو أسابيع وفي يوم 25 يوليو، طار إلى ألمانيا والتقى بصديقته للمرة الأخيرة، ثم عاد إلى الولايات المتحدة يوم 5 أغسطس، وفي 27 أغسطس، أقام بولاية ماريلاند، بفندق يبعد ميلًا واحدًا من فالنسيا؛ حيث أقام مع أربعة آخرين من منفذي العملية، وفي الساعات الأولى من صباح يوم 9 سبتمبر 2001، تم سحب رخصة قيادته لتجاوزه السرعة المقررة في ولاية ماريلاند وتحدث هاتفيا مع والديه وقال لهم إنه ينوي أن يراهم في 22 من الشهر نفسه لحضور حفل زفاف ابن عمه وفي يوم 10 سبتمبر، كتب رسالة إلى صديقته الألمانية ولكنها لم تصل إليها في ألمانيا فأعيدت الرسالة إلى الولايات المتحدة عن طريق الخدمات البريدية؛ حيث تم اكتشافها وتسليمها إلى مكتب التحقيقات الفدرالي في وقت لاحق وتضمنت الرسالة عبارات "لقد فعلت ما كان من المفترض أن أفعل" و"أنت يجب أن تكوني فخورة جدا، لأنه لشرف وسترون النتيجة وسوف يكون الجميع سعداء". 

 وفي صباح يوم 11 سبتمبر عام 2001، استقل زياد جراح مع سعيد الغامدي وأحمد النعمي وأحمد الحزنوي الرحلة رقم 93 لشركة يونايتد ايرلاينز من مطار نيويورك الدولي، وجلس في مقاعد الدرجة الأولى بالقرب من قمرة القيادة وذلك بسبب تأخير الرحلة، وأقلعت الطائرة في تمام الساعة 8:41 وفي تمام الساعة 9:28 قاموا باختطاف الرحلة؛ حيث أظهرت التسجيلات صوت الطيار من مراقبة الحركة الجوية يقول للركاب "السيدات والسادة:.. هنا القبطان الرجاء الجلوس، والحفاظ على ما تبقى لدينا قنبلة على متن الطائرة" وسرعان ما حاولت مجموعة من الركاب اقتحام قمرة القيادة ولكنهم فشلوا لتسقط الطائرة في شانكسفيل، بولاية بنسلفانيا، في تمام الساعة 10:03:11، والتي تقع على بعد (200 كم) من واشنطن وتوفي جميع من على متنها بما فيهم زياد جراح. 

 يوم 11 سبتمبر عام 2001م على متن الرحلة رقم 93 لشركة يونايتد ايرلاينز في حقل في منطقة ريفية قرب شانكسفيل، بولاية بنسلفانيا.