وبعد أسابيع قليلة من هجمات 11 سبتمبر 2001، أصبحت مزار الشريف واحدة من أهم الأهداف العسكرية الأمريكية في أفغانستان. ووصف الجنرال تومي فرانكس، قائد العملية الأمريكية، المدينة بأنها "جسر بري" لنقل القوات والمعدات والمساعدات الإنسانية بسبب قربها من الحدود الأوزبكية.
وبعد أن شنت الولايات المتحدة هجمات على مواقع طالبان في 7 أكتوبر/تشرين الأول، بدأت قوات التحالف الشمالي، بدعم جوي والقوات الخاصة الأمريكية، في التقدم نحو مزار الشريف. وفي 9 نوفمبر 2001 انهارت خطوط دفاع طالبان وسيطرت قوات عبد الرشيد دوستم وعطا محمد نور على المدينة.
وعلى الرغم من المقاومة المستمرة من جانب المئات من مقاتلي طالبان والقوات الأجنبية في أماكن مثل مدرسة السلطان راضية، إلا أن الغارات الجوية الأمريكية والعمليات البرية التي قام بها التحالف الشمالي سحقت مقاومتهم في النهاية.
وشكل تحرير مزار الشريف من أيدي طالبان، إضافة إلى أهميته العسكرية واللوجستية، ضربة سياسية لطالبان وفتح الطريق أمام قوات المعارضة للتقدم نحو كابول. وبعد يوم من سقوط المدينة، سمعت الموسيقى من جديد في الفضاء العام، وعادت النساء إلى الشوارع، وشعر سكان المدينة بوادر العودة إلى الحياة الطبيعية.