האירוע התרחש ביום שלישי כששני חמושים בסכינים ובאקדח צעצוע פרצו מהכניסה האחורית במהלך תפילה בקריאות "אללה אכבר", שיספו את גרונו של הכומר, פצעו אנושות אדם נוסף ולקחו שתי נזירות ואחד מהמתפללים כבני ערובה.
נזירה שהצליחה להימלט סיפרה כי השניים צעקו בערבית והתנפלו עם סכינים על הכומר. הם הצליחו לצלם את המעשה בטלפון נייד. היחידה האזורית ללוחמה בטרור, שהגיעה למקום במהירות יחסית, פרצה לכנסייה, הרגה את אחד התוקפים כשניסה לצאת מהמקום. המחבל השני נהרג ברחבה ליד הכנסייה.
דאעש לקח אחריות על הפיגוע ובהודעה שפרסם הארגון נמסר כי "מבצעי הפיגוע בכנסייה בנורמנדי הם חיילי המדינה האסלאמית וביצעו את הפיגוע מתוך היענות לקריאות לפגוע במדינות הקואליציה הצלבניות". אחד המחבלים בפיגוע היה מוכר לרשויות – כך מסר גורם ביטחוני לעיתון "לה פיגרו". לדברי הגורם, המחבל נעצר על ידי הרשויות בטורקיה בחשד לפעילות טרור. הוא נאסר בשנת 2015, אולם בחודש מרץ האחרון הועבר למעצר בית עם צמיד אלקטרוני. טרם התברר אם הרשויות היו מודעות להפרת המעצר.
התרעות פיקוד העורף