Casi desde el comienzo de la crisis, las fuerzas militares estadounidenses empezaron a formular planes para recuperar a los rehenes, y a principios de abril de 1980 la administración estadounidense, que seguía sin encontrar a nadie con quien negociar de forma significativa, buscaba una opción militar. A pesar de las turbulencias políticas en Irán, los rehenes seguían retenidos por sus captores originales en el complejo de la embajada. El 24 de abril, un pequeño grupo de trabajo estadounidense desembarcó en el desierto al sureste de Tehrān. Desde ese punto de reunión, un grupo de soldados de operaciones especiales debía avanzar en helicóptero hasta un segundo punto de reunión, organizar un rápido asalto al complejo de la embajada y trasladar a los rehenes a una pista de aterrizaje que debía ser asegurada de antemano por un segundo equipo de soldados, que debía volar allí directamente desde fuera de Irán. Los soldados y los rehenes se retirarían entonces por aire. Sin embargo, la operación estuvo plagada de problemas desde el principio. Dos de los ocho helicópteros enviados para la operación se averiaron antes de llegar a la primera zona de concentración, y otro se averió en el lugar. Al no poder completar su misión, las fuerzas estadounidenses trataron de retirarse, durante lo cual uno de los helicópteros restantes colisionó con un avión de apoyo. Ocho miembros del servicio estadounidense murieron, y sus cuerpos, abandonados, fueron posteriormente exhibidos ante las cámaras de televisión iraníes. La administración Carter, humillada por el fracaso de la misión y la pérdida de vidas, gastó gran energía para que los cuerpos fueran devueltos a Estados Unidos. El Secretario de Estado Cyrus Vance, que se había opuesto a la misión, dimitió en señal de protesta. Todas las iniciativas diplomáticas en la crisis de los rehenes se paralizaron, y los rehenes fueron colocados, incomunicados, en nuevos lugares ocultos.
En mayo de 1980, Estados Unidos había convencido a sus aliados más cercanos para que establecieran un embargo económico contra Irán. Sin embargo, el embargo por sí solo no fue suficiente para debilitar la determinación iraní; tampoco la muerte del sha, el 27 de julio, rompió el dilema. Sin embargo, dos acontecimientos posteriores hicieron que la resolución de la crisis pareciera más probable. En primer lugar, a mediados de agosto, Irán instauró finalmente un nuevo gobierno, y la administración Carter trató inmediatamente de ampliar sus contactos diplomáticos. En segundo lugar, el 22 de septiembre Irak invadió Irán. Aunque la posterior guerra entre Irán e Irak (1980-88) distrajo a los funcionarios iraníes de las negociaciones sobre los rehenes a corto plazo, el embargo continuó desgastando la economía iraní y la capacidad del país para rechazar a las fuerzas iraquíes. Asimismo, cuando el primer ministro iraní, Mohammad Ali Rajaʾi, visitó las Naciones Unidas en octubre, numerosos líderes mundiales le dejaron claro que Irán no podía esperar apoyo en el conflicto de Irak mientras mantuviera a los rehenes estadounidenses.
Como consecuencia, los funcionarios iraníes entablaron negociaciones con renovado vigor. Sin embargo, Rajaʾi insistió en que no hubiera negociaciones directas, y los diplomáticos argelinos actuaron como intermediarios durante el resto del proceso. Las negociaciones continuaron a finales de 1980 y principios de 1981, durante las cuales las demandas iraníes se centraron principalmente en la liberación de los activos iraníes congelados y el levantamiento del embargo comercial. Tras llegar a un acuerdo, los rehenes fueron liberados el 20 de enero de 1981, minutos después de la toma de posesión del nuevo presidente de Estados Unidos, Ronald Reagan.
