Quelques dizaines de minutes après la fusillade, le Premier ministre, Bernard Cazeneuve, a rejoint François Hollande à l'Elysée. Le président de la République s'est exprimé à l'issue d'une réunion de crise avec Bernard Cazeneuve et Matthias Fekl, ministre de l'Intérieur. "Les pistes sont d'ordre terroriste", a déclaré le chef de l'Etat sur le perron de l'Elysée  

L'identité de l'attaquant est connue et a été vérifiée", indique François Molins. Une heure après, le groupe Etat islamique a revendiqué l'attentat. "L'auteur de l'attaque des Champs-Elysées dans le centre de Paris est Abou Youssef le Belge, et c'est un des combattants de l'Etat islamique", a indiqué l'organe de propagande du groupe.

Selon les informations d'Audrey Goutard, journaliste à France 2, "il s'agit d'un homme bien connu des services de police, d'abord pour des faits de droit commun" puis pour une condamnation "pour assassinat". Il a été placé "très récemment" en garde à vue au commissariat de Meaux (Seine-et-Marne) parce que "des informateurs avaient indiqué que cet homme était à la recherche d'armes pour tuer des policiers". Faute d'éléments, il avait été relâché.  

Selon le ministère de l'Intérieur, un policier a été tué, un autre a été grièvement blessé et un autre légèrement. Contrairement à ce qui avait été annoncé par plusieurs médias, il n'y a pas de deuxième policier tué. Une touriste "qui passait par là" a également "été légèrement touchée" par des éclats, précise le procureur de la République de Paris, François Molins. L'assaillant a été abattu "par des tirs de riposte".  

Une heure après la fusillade, la section antiterroriste du parquet de Paris a été saisie. Le quartier a été bouclé et d'importantes forces de police – dont certains agents cagoulés : (GIGN & RAID) – ont été déployées pour sécuriser la zone. Un hélicoptère survolait la zone dans la soirée, tandis que les forces de l'ordre évacuaient avec autorité les passants, leur intimant, entre autres, de sortir les mains de leurs poches.  

Nabil, témoin de la scène, raconte avoir vu un homme se présenter dans le car, puis tirer avant la riposte des policiers. Il a montré une vidéo où l'on distingue des agents avec une arme à la main après l'attaque, déployés autour du car. Les boutiques ont été immédiatement fermées. "L'ambiance est lourde, on est dans l'attente, il y a eu des larmes", a raconté une responsable de Marionnaud à franceinfo, confinée à l'arrière du magasin avec une quarantaine de personnes. Contacté par franceinfo, un vigile du magasin évoque une scène fugace : "Trois policiers l'ont mis en joue et ont tiré."