Dans la matinée, le chef de l'Etat Uhuru Kenyatta est venu annoncer la fin de cette attaque -revendiquée par les islamistes radicaux somaliens shebab- à l'issue d'un siège de 20 heures.
Les shebab ont indiqué mercredi avoir agi en représailles au transfert de l'ambassade des Etats-Unis à Jérusalem, selon le centre américain de surveillance des sites internet jihadistes SITE. Le groupe affirme que ses combattants ont suivi les instructions du chef d'Al-Qaïda, Ayman al-Zawahiri, de s'en prendre à des intérêts occidentaux et israéliens.
Selon le chef de la police du Kenya, Joseph Boinnet, les assaillants étaient au nombre de cinq et sont tous morts: l'un d'eux, un kamikaze, s'est fait exploser près de l'entrée de l'hôtel Dusit au début de l'opération. Quatre autres ont été abattus par les forces de l'ordre dans la nuit et à l'aube.
Des images de vidéosurveillance diffusées par les médias kényans montrent quatre hommes équipés d'armes automatiques et de grenades progresser calmement dans le complexe.
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Les derniers assaillants abattus "portaient tous les deux des foulards rouges sur le front et des cartouches étaient attachées autour de leur poitrine (...) ils avaient chacun un (fusil d'assaut) AK-47", selon une source policière.
Mercredi, alors que l'enquête débutait véritablement, les policiers se sont lancés dans une opérations de ratissage de l'hôtel.
"Les démineurs vont faire exploser des grenades laissées par les terroristes", a expliqué Boinnet.
Le président kényan a fait état de 14 morts. Le chef de la police a ensuite donné un bilan de 21 morts et précisé leur nationalité: 16 Kényans, un Américain, un Britannique et "trois personnes d'origine africaine qui doivent encore être identifiées".
Un des membres du commando a été identifié et la maison dans laquelle il vivait à Ruaka, une commune populaire au nord de Nairobi, a été perquisitionnée mercredi.
Deux suspects ont été arrêtés, l'un dans le quartier majoritairement somalien d'Eastleigh, l'autre à Ruaka, a annoncé à l'AFP le directeur des enquêtes criminelles George Kinoti.
Des proches sans nouvelles
Cet attentat a replongé les habitants de Nairobi dans le traumatisme de l'attaque du centre commercial Westgate en 2013, qui avait fait 67 morts lors d'un siège de quatre jours. L'intervention des forces de sécurité avait alors été vivement critiquée.
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Mercredi, Kenyatta a salué leur travail : "Plus de 700 civils ont été évacués du complexe depuis le début de l'attaque jusqu'aux petites heures du matin".
La brigade antiterroriste était arrivée rapidement sur place, à bord d'un véhicule blindé et les opérations de mise en sécurité des personnes prises au piège dans les bureaux ont été bien coordonnées.
En revanche, des proches des victimes rassemblés devant la morgue Chiromo s'impatientaient mercredi de ne pouvoir accéder aux locaux pour déterminer si leur parent faisait partie des victimes.
"Je suis ici depuis 06H00 du matin, je suis quasi sûr que mon beau-frère est mort mais j'aimerais qu'on nous laisse voir son corps, parce qu'on doit en être sûr", se désespérait Francis Magutu, 35 ans.
Attablés sur une terrasse
Un photographe de l'AFP avait vu mardi les cadavres de cinq victimes, affalées sur leurs tables à la terrasse d'un restaurant. Non loin gisait le corps d'un kamikaze qui avait fait exploser sa ceinture d'explosifs.
Le complexe DusitD2 abrite un hôtel d'une centaine de chambres appartenant au groupe thaïlandais Dusit Thani, des restaurants et plusieurs immeubles de bureaux dans un cadre verdoyant, près du centre la capitale kényane.
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L'attaque a suscité une vague de condamnations, du secrétaire général de l'ONU, Antonio Guterres, au président de la Commission de l'Union africaine, Moussa Faki, et de l'Union européenne.
Le Kenya a déjà été la cible d'attentats jihadistes de grande ampleur. Le 7 août 1998, l'attentat contre l'ambassade américaine avait fait 213 morts et 5.000 blessés.
Depuis l'entrée en octobre 2011 de l'armée kényane en Somalie pour combattre les shebab, le pays a été durement touché. Après l'attaque du Westgate le 21 septembre 2013, un commando a abattu de sang-froid 148 personnes à l'université de Garissa (est), pour la plupart des étudiants, le 2 avril 2015.
Chassés de Mogadiscio en 2011, les shebab ont ensuite perdu l'essentiel de leurs bastions. Mais ils contrôlent toujours de vastes zones rurales d'où ils mènent des opérations de guérilla et des attentats-suicides.
Ils ont juré la perte du gouvernement somalien, soutenu par la communauté internationale et par les 20.000 hommes de la force de l'Union africaine en Somalie (Amisom), à laquelle contribue le Kenya.