I Hamburg besøkte Atta ofte al-Quds-moskeen, der han ble kjent med Marwan al-Shehhi, Ramzi bin al-Shibh og Ziad Jarrah. Disse fire utgjorde den såkalte «Hamburg-cellen». I årene 1999 og 2000 reiste han flere ganger til Afghanistan der han møtte Osama Bin Laden og andre al-Qaida-ledere. Atta og de andre medlemmene i Hamburg-cellen ble rekruttert av Bin Laden til å utføre angrep på Amerika. Atta returnerte til Hamburg i februar 2000 og begynte å planlegge å ta flytrening i USA.