Nel corso del 2001 partecipò alla pianificazione logistica degli attentati, attraverso numerosi incontri, negli Stati Uniti e in Spagna, con altri membri di al-Qāʿida. Tre giorni prima dell'11 settembre, Al-Shehhi viaggiò da Miami fino a Boston, dove alloggiò al "Milner Hotel", condividendo una stanza con Mohand al-Shihri, Fayez Banihammad e Satam al-Suqami, che si sarebbe imbarcato sul volo 11 dell'American Airlines.