10月29日午前9時ごろ、ブラヒム・アウイサウイは「アッラーフ・アクバル」と叫びながらニースのノートルダム大聖堂に押し入り、28分の間に3人を殺害した。
30センチの刃物を持つアウイサウイに最初に襲われたのは、60歳の女性信者で、彼は洗礼盤のそばで女性の首を切断した。その後、この過激派は、初のミサの日中の準備をしていた聖職者を襲った。55歳のヴァンサン・ロケは喉元を何度も深く刺され、その場で死亡した。
シモーネ・バレト・シウバは大聖堂から逃げ出し、隣接するハンバーガー店に身を隠したが、刺されたことによる傷が致命的だった。44歳のブラジル出身の女性は、駆けつけた医療スタッフに子どもたちを愛していると伝えた後、死亡した。

攻撃開始から約30分後、警察官4人が現場に到着した。大聖堂に突入した警察官らは、威嚇的な振る舞いをし「アッラーフ・アクバル」と叫ぶアウイサウイと対峙した。警察官らは電気ショック銃だけでなく、実弾14発の使用を余儀なくされた。アウイサウイは数カ所を撃たれた状態でニース病院に搬送された。

今回の事件を受けてフランスではテロの脅威レベルが最高に引き上げられ、ジェラール・ダルマナン内務相は、同国が「イデオロギー、イスラム主義イデオロギーとの戦争状態にある」と述べ、このイデオロギーはテロによって自らの文化的規範と生活様式を押し付けようとしている、と語った。
デイリー・メールの報道によると、21歳のアウイサウイはチュニジア国籍で、最近までブ・ハジュラに住んでいた。近所の住人の一人は、ブラヒムは仕事を探すのに苦労していたと語った。しかし地元当局によると、彼は潜在的な過激派には含まれておらず、警察にも登録されていなかった。
彼は9月14日ごろに出国し、イタリア赤十字社の書類によると、移民船でランペドゥーサ島経由でヨーロッパに到着した。
それまでフランス治安当局の監視対象になっていなかったアウイサウイは、10月29日午前6時30分ごろニースの鉄道駅に到着し、服を着替えてから午前8時30分ごろ大聖堂に到着した。「フランスに着いた時、彼は私に電話をかけてきた」とブラヒムの兄はアル・アラビーヤTVのインタビューで語った。「彼は大聖堂の写真を送ってきて、その近くで一晩過ごしたいと言っていた」。

フランス治安当局は、アウイサウイが私物の入ったバッグのほか、携帯電話2台、未使用のナイフ2本、コーランを所持していたと発表した。
攻撃当日の夕方、警察の対テロ部隊はニースで、アウイサウイに携帯電話の1台を提供した47歳の男性を逮捕した。この男性は、テロ行為の前日にも、このジハード主義者と密接な接触を持っていた疑いがある。
シャルリー・エブドによる預言者ムハンマドの風刺画を理由とした「聖戦」に関連するとみられる同様のテロ攻撃が、10月29日にさらに2か所で発生した。フランスのアヴィニョンでは、「アッラーフ・アクバル!」と叫びながら通行人をナイフで脅した男が射殺された。サウジアラビアのジェッダではフランス領事館の警備員が襲撃された。警備員は負傷したが、命に別条はないとされている。
10月16日、パリ近郊で、授業で預言者ムハンマドの風刺画を見せていた中学校教師が殺害され首を切断された。
本日、ロシア出身のUFC選手ハビブ・ヌルマゴメドフは、フランスのエマニュエル・マクロン大統領に対して乱暴な発言をし、「アッラーは計算に長けている」と付け加えた。