Zjutraj 11. septembra 2001, le en dan pred svojim 52. rojstnim dnem, je Burlingame ob 8:20 z letalom [[Let 77 American Airlines]], na katerem je bilo 58 ljudi, odletel iz letališča Washington Dulles, zs ciljem v [[Los Angeles|Los Angelesu]]. Ob 8:51, približno pol ure po vzletu, so Burlingamea in prvega častnika Davida Charleboisa napadli teroristi [[Al Kaida|Al Kaide]], ki so vdrli v njuno pilotsko kabino. Za razliko od ostalih treh letov, kjer so teroristi ob vdoru v kabino zabodli pilote, so na letalu American 77 teroristi po vdoru v pilotsko kabino nagnali Burlingamea in Charleboisa na konec letala in potem prevzeli nadzor nad letalom. Barbara Olson, potnica na letalu, je moža po mobilnem telefonu vprašala: "Kaj naj pilotu povem?" kar kaže, da je Burlingame sedel poleg nje na zadnjem delu letala. Verjame se tudi, da so teroristi pozneje zabodli Burlingamea in Charleboisa do smrti in njuna trupla pustili na koncu letala. Teroristi so pozneje letalo American 77 zapeljali v Pentagon v okviru napadov tega dne.
