Vụ nổ súng xảy ra vào lúc 18 giờ (giờ địa phương) trên con đường dẫn tới quảng trường và tòa nhà trụ sở FSB. Địa điểm xảy ra vụ nổ súng chỉ cách điện Kremlin khoảng 10 phút đi bộ. FSB xác nhận rằng "một sĩ quan FSB đã thiệt mạng trong vụ nổ súng". Trước đó, cơ quan này cũng cho biết thủ phạm gây ra vụ việc đã bị vô hiệu hóa và bác bỏ các tin tức nói rằng có ba kẻ tình nghi tìm cách xâm nhập vào tòa nhà của FSB. Trong khi đó, Bộ Y tế Nga cho biết đã có năm người bị thương.
Hãng tin RT dẫn lời một nhân chứng cho biết: "Tôi nghe thấy rất nhiều tiếng súng nổ. Tôi không thể nói chính xác, nhưng rất nhiều. Vụ nổ súng kéo dài khoảng một phút rưỡi. Tình huống khi đó rất nguy hiểm".
Ngay sau khi vụ việc xảy ra, một lượng lớn các nhân viên cảnh sát, lực lượng đặc biệt của FSB đã được điều tới hiện trường ngay sau khi xảy ra vụ việc. Cảnh sát đã tạm thời chặn các tuyến đường trong khu vực, yêu cầu các tuyến xe buýt chuyển hướng khác. Hành khách trên các tuyến tàu điện ngầm cũng được yêu cầu không sử dụng các cửa ra vào tại bến tàu Lubyanka.
Trong nhiều đoạn video được đăng tải trên các mạng xã hội sau đó, người ta có thể nghe thấy tiếng súng nổ. Các hình ảnh cũng cho thấy hàng loạt các nhân viên cảnh sát được trang bị đầy đủ và các xe cứu thương. Trong đó có một đoạn video chiếu hình ảnh một người chạy trên đường rồi đổ gục xuống, trong khi một vài người khác đang nằm trên đường và được những người khác cấp cứu.
Khu vực xảy ra vụ nổ súng là nơi rất nổi tiếng với du khách và người dân Moscow bởi các nhà hàng, trung tâm thương mại sang trọng cũng như các điểm vui chơi trong ngày nghỉ.
Vụ nổ súng xảy ra đúng vào ngày kỷ niệm của FSB và ngay sau khi Tổng thống Nga Vladimir Putin kết thúc cuộc họp báo lớn cuối năm của mình. Tuy nhiên, hiện vẫn chưa có xác nhận gì về việc vụ nổ súng có liên quan tới các sự kiện này hay không.
