24 мая 2014 года около 15:50 по местному времени, по первоначальным данным двое неизвестных на автомобиле Audi подъехали к зданию Еврейского музея на Рю де Миним[9] в 100 м от Дворца правосудия в центре Брюсселя, затем один человек вышел из машины[10], раскрыл рюкзак и открыл огонь[11] из автомата[12]. Стрельба велась как внутри музея, так и около здания. Преступникам удалось скрыться на автомобиле. Район Саблон был оцеплен полицией[13]. По первоначальным данным, погибли четыре человека[14][15][16]: семейная пара туристов из Израиля (примерно 50 лет) и двое сотрудников музея (мужчина и женщина)[17], трое были ранены[14] и госпитализированы.

Позже было уточнено, что мужчина—гражданин Бельгии находится в тяжёлом состоянии[18][19] и через некоторое время он скончался в больнице[20][21][22][23]. Но в 19:00 25 мая прокурор Бельгии опроверг эту информацию, сказав, что пострадавший находится в критическом, но стабильном состоянии[24].

Федеральная полиция опубликовала три видеозаписи, фотографии и описание к ним с призывом ко всем, кто может сообщить какую-либо информацию о преступнике, связаться с правоохранительными органами[34]. На видео изображено, как «атлетически сложенный»[35] мужчина среднего роста[36] в похожей на рубашку одежде голубого цвета, тёмной кепке, тёмных брюках и тёмных ботинках идет по улице с двумя закрытыми тёмными сумками[37] через плечо. На некоторых кадрах видно, что преступник с короткой стрижкой, без бороды в тёмных очках. Зайдя в холл музея, он сначала толкнул входную дверь, затем достал из сумки автомат — «оружие со складным прикладом типа автомата Калашникова»[20], сделал несколько выстрелов, быстро сложил автомат обратно в сумку и, забрав обе сумки, убежал[20]. По некоторым данным, у преступника на груди находилась миникамера GoPro, которой он снимал убийства[38][39]. Позже, представитель прокуратуры Ин ван Вумерх официально признала стрельбу «террористическим актом»[40][41], сказав, что «убийца действовал решительно и хладнокровно», вероятно являясь профессиональным киллером и нанятым для исполнения этого теракта[42].

28 мая бельгийские СМИ сообщили, что, согласно одной из версий следствия, исполнитель теракта был связан с исламскими организациями, вербующими «джихадистов» на территории Бельгии для последующей их отправки в Сирию[49].

30 мая при таможенной проверке на железнодорожном вокзале Сен-Шарли в городе Марсель французские полицейские задержали мужчину, у которого был обнаружен автомат Калашникова[50], револьвер и боеприпасы[51], завернутые в полотно с надписью «Исламское государство Ирака и Леванта»[52] и сходные с оружием, использовавшемся в вооруженном нападении. Также в его сумках были обнаружены элементы одежды, в частности бейсболка[53], схожие с теми, что были на неизвестном, открывшем стрельбу[54]. В тот момент этот человек находился в автобусе, следовавшем рейсом Амстердам — Брюссель[55]. Им оказался — 29-летний Мехди Неммуш, гражданин Франции, родом из города Рубэ, принимавший в 2013 году участие в боевых действиях в Сирии на стороне исламистов[54].