2014年3月1日晚21时20分，10余名（后经确认为8人，6男2女）统一着黑色服装的新疆男女持械冲入昆明火车站广场、售票厅，见人就砍，造成多人伤亡。警方赶到现场后，对火车站实施三层封锁。在民警使用三次催泪弹无效后，赶来的特警当场击毙4名恐怖分子（3男1女）、击伤抓获1人（女）。被当场抓获的女性犯罪嫌疑人肩部中弹，已经送往医院救治，她是案件侦破的关键线索。现场留下约300米长的血迹，伤者多集中在售票厅，大多为购票乘车的乘客。

        另有媒体报道称在火车站附近的维吾尔族聚居区金马街道大树营社区也发生类似袭击事件，但随后当地警方称“多地发生暴力事件”是谣传。

        截至3月2日5时，事件造成29名平民死亡（不包括被击毙的4个恐怖分子）；143人受伤，其中70人轻伤、73人重伤。在29名遇害者中包括两名车站保安员，伤者中亦包括7名民警。

        3月2日凌晨，国家卫生与计划生育委员会派遣北京协和医院、北京大学第三医院、北京天坛医院和四川大学华西医院的9名医疗专家赴昆明指导当地开展伤员救治。伤员分别收治在昆明的11家医院（后增至12家）。国家卫生计生委从北京和成都紧急调派四批医疗队、共27名专家，于2日全部抵达昆明，开展指导救援工作。

        3月2日下午时分，云南省外事办公室发布消息称，据向相关部门详细询问并经核实，截至北京时间3月2日14时30分，昆明“3·01”事件中暂无外国人和港澳台同胞伤亡的报告。

        3月3日新华社报道称根据卫生部门的消息，143名伤者中仍有20人“情况危急”。

        事件发生后，原本应于昆明站停靠的列车被暂时安排到其他站点临时停靠，1日晚23时起，车站秩序陆续恢复。昆明长水国际机场也立刻召开紧急会议，全面提升安保级别，目前机场秩序正常。北京、深圳、西安、南昌等地机场均提升了安防等级，增加了防爆检查。

        昆明火车站暴力恐怖袭击事件发生后，大批特警立即包围了维吾尔族人在当地的聚居点大树营，2日仍有警察列队在此持枪或警棍巡逻。

        3月2日，昆明火车站秩序基本恢复，有武警持枪驻守巡逻。上午，海南省对重点区域及人群聚集地启动武装巡逻，对交通站点进行反恐排查工作，四川省也提升了社会治安防范等级，24小时值班备勤，成都火车站亦加强戒备。中国红十字会于当日上午派出工作组赴云南指导云南省红十字会开展应急生命救护，组织无偿献血，调遣心理救援队为受害者家属和受惊吓的群众进行心理疏导和知识传播。