2014年3月1日晚21時20分，10余名（后經確認為8人，6男2女）統一著黑色服裝的新疆男女持械沖入昆明火車站廣場、售票廳，見人就砍，造成多人傷亡。警方趕到現場后，對火車站實施三層封鎖。在民警使用三次催淚彈無效后，趕來的特警當場擊斃4名恐怖分子（3男1女）、擊傷抓獲1人（女）。被當場抓獲的女性犯罪嫌疑人肩部中彈，已經送往醫院救治，她是案件偵破的關鍵線索。現場留下約300米長的血跡，傷者多集中在售票廳，大多為購票乘車的乘客。

另有媒體報道稱在火車站附近的維吾爾族聚居區金馬街道大樹營社區也發生類似襲擊事件，但隨后當地警方稱“多地發生暴力事件”是謠傳。

截至3月2日5時，事件造成29名平民死亡（不包括被擊斃的4個恐怖分子）；143人受傷，其中70人輕傷、73人重傷。在29名遇害者中包括兩名車站保安員，傷者中亦包括7名民警。

3月2日凌晨，國家衛生與計劃生育委員會派遣北京協和醫院、北京大學第三醫院、北京天壇醫院和四川大學華西醫院的9名醫療專家赴昆明指導當地開展傷員救治。傷員分別收治在昆明的11家醫院（后增至12家）。國家衛生計生委從北京和成都緊急調派四批醫療隊、共27名專家，于2日全部抵達昆明，開展指導救援工作。

3月2日下午時分，云南省外事辦公室發布消息稱，據向相關部門詳細詢問并經核實，截至北京時間3月2日14時30分，昆明“3·01”事件中暫無外國人和港澳臺同胞傷亡的報告。

3月3日新華社報道稱根據衛生部門的消息，143名傷者中仍有20人“情況危急”。

事件發生后，原本應于昆明站停靠的列車被暫時安排到其他站點臨時停靠，1日晚23時起，車站秩序陸續恢復。昆明長水國際機場也立刻召開緊急會議，全面提升安保級別，目前機場秩序正常。北京、深圳、西安、南昌等地機場均提升了安防等級，增加了防爆檢查。

昆明火車站暴力恐怖襲擊事件發生后，大批特警立即包圍了維吾爾族人在當地的聚居點大樹營，2日仍有警察列隊在此持槍或警棍巡邏。

3月2日，昆明火車站秩序基本恢復，有武警持槍駐守巡邏。上午，海南省對重點區域及人群聚集地啟動武裝巡邏，對交通站點進行反恐排查工作，四川省也提升了社會治安防范等級，24小時值班備勤，成都火車站亦加強戒備。中國紅十字會于當日上午派出工作組赴云南指導云南省紅十字會開展應急生命救護，組織無償獻血，調遣心理救援隊為受害者家屬和受驚嚇的群眾進行心理疏導和知識傳播。