警方指出，案發時間為下午5時24分左右，嫌犯先在捷運板南線通往大廳的出口附近投擲煙霧彈，隨後轉往北車M8出口，畫面顯示其動作冷靜、手法熟練，疑似早有預謀。濃煙迅速擴散，民眾誤以為發生火警，現場尖叫聲四起，秩序大亂。
嫌犯隨後進入地下街B1層，在連通道靠近星巴克位置引燃汽油彈，造成第二波恐慌，接著再深入B2層閘門附近，再度投擲煙霧彈製造混亂。過程中，嫌犯趁著視線不良與人潮混亂之際，持刀自後方攻擊一名57歲男子，導致被害人背部中刀倒地，一度失去生命跡象，緊急送往台大醫院搶救。
警方調查，嫌犯犯案全程配戴防毒面具，不僅遮蔽容貌，也能避免吸入煙霧，顯示其對煙霧彈特性相當熟悉，行徑具高度計畫性。犯案後，嫌犯利用現場混亂混入人群逃逸，目前仍在追緝中。
台北市警察局局長李西河接獲通報後，立即趕赴台北車站坐鎮指揮，下令成立專案小組，全面調閱捷運站內及周邊上百支監視器，並結合刑事警察局科技偵查能量，全力追查嫌犯行蹤。警方也同步加強北車及捷運系統維安警力，呼籲民眾提高警覺，若發現可疑人事物，立即通報警方。
