事件が発生したのは、JR町田駅ターミナル口に直結する複合商業施設「町田ターミナルプラザ」の2階デッキスペースでした。現場周辺は飲食店やカフェ、市民広場が連なり、平日の夕方以降は多くの市民や学生が行き交う生活動線です。捜査関係者の証言によると、犯行グループはあらかじめ被害者の行動パターンを把握した上で現場付近で待ち伏せていた形跡が確認されています。
被害者となった50代男性に対し、実行犯は至近距離から複数発の銃弾を発射しました。胸部や腹部などを撃ち抜かれた被害者はその場で倒れ込み、救急搬送されたものの搬送先の病院で死亡が確認されました。当時、現場に居合わせたカフェの利用客や通行人からは「パン、パンと乾いた破裂音が連続して響き、花火かと思った直後に悲鳴が上がった」という証言が多数寄せられており、白昼の繁華街は一時騒然となりました。
銃撃後、犯人は即座に現場デッキから地上へと駆け下り、待機させていた白色の乗用車に乗り込んで逃走を図りました。警視庁は直ちに緊急配備を敷き、広域にわたる防犯カメラの追跡捜査（リレー捜査）を開始。都県境をまたぐ逃走経路の特定を急速に進めました。
