Mỹ Lai thuộc Sơn Mỹ, huyện Sơn Tịnh, cách thành phố Quảng Ngãi khoảng 11 km về phía đông bắc. Khu vực này từng được lính Mỹ mệnh danh là "Pinkville" để chỉ khu vực đông dân cư trên bản đồ quân sự.
Tháng 12/1967, Đại đội Charlie thuộc Tiểu đoàn 1, Trung đoàn 20 Bộ binh, Lữ đoàn Bộ binh 11 thuộc Sư đoàn 23 của quận đội Mỹ đến Việt Nam, được giao nhiệm vụ tìm diệt lực lượng du kích mà họ cho là đang ẩn náu tại Mỹ Lai. Nhưng trong suốt hơn 2 tháng, nhiệm vụ này không hoàn thành do không tìm được "Việt cộng" nào.
Theo trang Britannica, trong một cuộc họp giao ban vào ngày 15/3/1968, Đại úy Ernest Medina – chỉ huy Đại đội Charlie, nói với cấp dưới rằng dân thường đã di tản khỏi Mỹ Lai đến thành phố. Vì thế bất kỳ ai xuất hiện ở làng này được coi như một "lính Việt cộng" hoặc "cảm tình viên Việt cộng" có nhiệm vụ che giấu và giúp đỡ. Theo những quy tắc giao chiến này, binh lính được tự do bắn vào bất kỳ ai, hoặc bất cứ thứ gì chuyển động. Nghĩa là cả trâu bò, lợn gà cũng trở thành mục tiêu phá hủy.
Sáng 16/3/1968, Đại úy Ernest Medina và Trung úy William Calley chỉ huy một đại đội 105 binh sĩ thuộc sư đoàn Americal tiến vào thôn Mỹ Lai 4 qua trực thăng vận. Nhưng họ không gặp 'Việt cộng' mà chỉ thấy dân thường. Trong vòng 4 tiếng đồng hồ, Medina và các binh sĩ trong đội đã tàn sát 407 dân thường, bao gồm người già, phụ nữ, thiếu niên và trẻ em.
Cuộc thảm sát có thể sẽ còn dã man hơn nếu phi công Hugh Thomson không phát hiện và đáp trực thăng chắn giữa lính Mỹ với các nạn nhân. Hugh Thomson ra lệnh cho phi hành đoàn bắn vào lính Mỹ nếu đội của Medina vẫn tiếp tục bắn vào thường dân. Tuy nhiên, ngay trong thời điểm đó, 1 đại đội khác đã giết thêm 97 dân thường tại khu vực chỉ nằm w cách đó 1,5 km cách đó 1,5 km.
Toàn thôn Mỹ Lai chỉ có khoảng 30 người sống sót, bao gồm một số người lên núi đi làm sớm, một số người may mắn nằm dưới đống xác người và khoảng gần 20 người khác được phi công Hugh Thomson Jr. và phi hành đoàn cứu sống.
Cuộc thảm sát ở Mỹ Lai đã bị các sĩ quan quân đội cấp cao của Mỹ che dấu cho đến tháng 3 năm sau, khi binh sĩ Ron Ridenhour biết tới sự kiện qua lời kể của đồng đội và đã viết thư cho Tổng thống Richard Nixon, Lầu Năm Góc, Bộ Ngoại giao, Bộ Tham mưu Liên quân, và một số thành viên Quốc hội Mỹ. Lá thư phần lớn bị bỏ qua cho đến khi phóng viên điều tra Seymour Hersh phỏng vấn Calley và câu chuyện vỡ lở.
Từ tháng 9/1969, có 3 tờ báo lớn là Time, Newsweek, The Cleveland Plain Dealer, tiếp sau là Life đồng loạt đưa vụ việc lên trang bìa, Đài Truyền hình CBS phát sóng cuộc phỏng vấn với Paul Meadlo, nguyên là lính Trung đội 1, Đại đội Charlie. Một số bức ảnh ghi lại trực diện cảnh dân thường bị giết trong vụ thảm sát cũng được báo chí đăng tải…
Sự kiện Mỹ Lai lập tức được đưa lên trang bìa các báo lớn và trở thành một vụ bê bối quốc tế. Seymour Hersh viết : "Nhiều người dân đã bị tập hợp thành những nhóm nhỏ, trong khi nhiều người bị đẩy xuống mương trước khi bị lính Mỹ bắn chết, có người bị giết hại ngay tại nhà hoặc trúng đạn lạc. Một số phụ nữ trẻ và bé gái thậm chí bị cưỡng hiếp".
Tháng 3 năm 1970, một ủy ban điều tra chính thức của quân đội Mỹ đã buộc tội 14 sĩ quan, bao gồm cả Calley và chỉ huy của ông là Đại úy Ernest Medina vì những tội ác liên quan đến Mỹ Lai. Trong số đó, chỉ có Calley bị kết án. Bị kết tội sát hại 22 người, Calley bị kết án tù chung thân. Sau khi kháng cáo, bản án của ông được rút xuống còn 20 năm, và cuối cùng là 10 năm. Nhiều người cho rằng Calley chỉ là người giơ đầu chịu báng, ông được ân xá năm 1974 sau mới 3 năm thi hành án.