Через три дня, 14 сентября, Буш вместе с мэром Нью-Йорка Руди Джулиани посетил «Нулевой Уровень» (Ground Zero) — участок в Манхэттене, где располагался уничтоженный террористами ВТЦ, и побеседовал с пожарными, полицейскими и добровольцами, участвовавшими в расчистке территории. Поднявшись на груду мусора, он заявил: «Я слышу вас. Вас слышит весь мир. И люди, которые разрушили эти здания, скоро нас услышат».
Конкретные меры начали применяться уже через несколько недель, но официально свой курс, получивший название доктрина Буша, президент сформулировал 1 июня 2002 г. в выступлении перед слушателями Военной академии в Вест-Пойнте. Теперь США объявляли своим правом вести превентивную войну на чужой территории для свержения диктаторских режимов, если от них исходила угроза их безопасности или безопасности их союзников. Особо отмечалась важность сохранения стабильности на Ближнем Востоке как составной части борьбы против терроризма. Основы доктрины Буша были одобрены Советом национальной безопасности США 20 сентября 2002 г. Но еще за год до этого по указанию президента началась военная операция в Афганистане. В конце сентября 2001 г. Буш направил контролировавшей Афганистан исламистской группировке Талибан ультиматум, потребовав выдачи бен Ладена и ликвидации под международным (фактически американским) контролем всех баз по подготовке террористов. Руководство талибов отклонило требование и заявило о намерении предать бен Ладена суду, на что Буш ответил объявлением войны: «Я отдал приказ ВВС США начать бомбардировки террористических лагерей “Аль-Каиды” и военных баз талибов».
Система ПВО талибов была выведена из строя практически сразу, а имевшаяся у них авиация была уничтожена на аэродромах. В конце ноября в Афганистан прибыли небольшие контингенты Армии США, принявшие на себя основную тяжесть военных действий против талибов. Вскоре лидеры Талибана (и вместе с ними бен Ладен) скрылись в неизвестном направлении (талибы обосновались в афганской провинции, а бен Ладен укрылся в Пакистане). Власть в Кабуле перешла к Северному альянсу — военно-религиозной исламской группировке, которая поддержала США. В Афганистане с новой силой разгорелась гражданская война, практически полностью опустошившая и без того бедную страну.
Еще одной опорой терроризма согласно доктрине Буша был объявлен Ирак. Эксперты из Пентагона и ЦРУ убеждали правительство США, что режим Саддама Хусейна располагает оружием массового уничтожения — химическим, биологическим и, возможно, ядерным. В Совете Безопасности ООН представители США доказывали международному сообществу, что это оружие может оказаться в руках террористов и будет использовано против стран, которые «не угодны Аллаху». 12 сентября 2002 г. Буш на заседании Совета Безопасности заявил, что правительство США располагает достоверными данными о наличии у Ирака страшных видов оружия. О каких-либо подробностях он упоминать не стал, но его уверенный тон не оставлял сомнений, что таковая информация имеется. Между тем речь шла о весьма отрывочных и малонадежных сведениях. Совет Безопасности призвал Ирак ликвидировать под контролем ООН оружие массового уничтожения и объявил, что в противном случае против него будут введены санкции. Заявления Хусейна, что в Ираке нет никакого химического, биологического или ядерного оружия, были восприняты как попытка обмана. Эта резолюция стала основанием для вторжения в Ирак.
Высадка американских войск началась 20 марта 2003 г., а уже через три недели была занята столица Ирака Багдад. Поскольку Ирак располагал многочисленными вооруженными силами, руководство Армии США полагало, что военные действия могут затянуться. Однако армия Ирака оказалась небоеспособной: при приближении американцев иракские солдаты и офицеры складывали оружие. 1 мая Буш объявил об окончании военных действий. Хусейн попытался скрыться, был обнаружен в каком-то подземном бункере и вскоре повешен по приговору иракского суда. Выяснилось, что за исключением небольших устаревших запасов отравляющих веществ никакого оружия массового уничтожения в Ираке нет, а данные американской разведки были недостоверными. В адрес США и лично Буша была высказана критика за обман Объединенных Наций, а Ирак погрузился в пучину глубокого экономического и политического кризиса, граничившего с хаосом.