เหตุการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อเวลาประมาณ 15.00 น. ผู้ก่อเหตุขับรถยนต์เก๋งมาตามถนนรังสิต-นครนายก ฝั่งขาเข้า ภายในรถมีผู้โดยสารมา 5 คน ประกอบด้วยผู้ก่อเหตุ ซึ่งเป็นคนขับ มีเด็กเล็ก 1 คน และผู้หญิงอีก 3 คน ซึ่งผู้หญิงหนึ่งในจำนวนนี้เป็นภรรยาของผู้ก่อเหตุ เมื่อขับรถมาถึงด่านตรวจสิ่งผิดกฎหมายบริเวณถนนเลียบคลอง 5 พื้นที่สถานีตำรวจภูธรธัญบุรี จ.ปทุมธานี คนขับได้ขับรถฝ่าด่านตรวจ ตำรวจจึงขับรถจักรยานยนต์ไล่ติดตาม จนมาถึงบริเวณสถานแรกรับเด็กหญิงบ้านธัญญพร จ.ปทุมธานี และได้จอดรถขวางสกัด แต่ว่าคนขับพยายามขับหลบหนีและเฉี่ยวชนรถของประชาชนที่อยู่ในถนน และสุดท้ายลงมาจากรถและใช้ปืนยิงใส่ตำรวจ เพื่อเปิดทางหลบหนี ทำให้ตำรวจได้รับบาดเจ็บ 2 นาย และภรรยาของผู้ก่อเหตุได้รับบาดเจ็บจากการถูกยิงด้วยเช่นกัน จากนั้น ผู้ก่อเหตุได้วิ่งหลบหนีเข้าซ่อนตัวในป่าใกล้จุดเกิดเหตุ
ตำรวจระดมกำลังชุดปราบไพรี ภาค 1 และตำรวจภูธรภาค 1 รวม 50 นาย นำอุปกรณ์พร้อมอาวุธ ตรวจค้นตามยุทธวิธีแผนปฏิบัติการค้นหา ภายในหมู่บ้านสวนเกษตร คลอง 5 ซึ่งเป็นบริเวณที่ผู้ก่อเหตุวิ่งหลบหนีเข้าไปซุกซ่อนตัวอยู่ โดยเจ้าหน้าที่ได้ฉีดน้ำไล่กดดันและใช้เฮลิคอปเตอร์บินสำรวจค้นหาและกดดันให้ผู้ก่อเหตุออกมาเป็นระยะ จนกระทั่งเวลาประมาณ 22.25 น. เจ้าหน้าที่จึงสามารถควบคุมตัวผู้ต้องสงสัยได้ โดยอยู่ในสภาพอิดโรยและมีบาดแผลที่คาดว่าเกิดจากการถูกยิงที่แขน
ตำรวจนำตัวผู้ต้องสงสัยไปสอบสวนที่ สภ.ธัญบุรี
ขณะที่ตำรวจและเจ้าหน้าที่กองพิสูจน์หลักฐานได้เข้าตรวจสอบที่เกิดเหตุ และพบปลอกกระสุนขนาด 9 มม. จำนวนหนึ่ง และได้เข้าตรวจค้นรถเก๋งสีเขียวของผู้ก่อเหตุ พบยาบ้า 16 เม็ด สนับมือ และซองปืน ซึ่งตำรวจได้ตรวจยึดไว้ทั้งหมดแล้ว ส่วนผู้บาดเจ็บในเหตุการณ์ทั้ง 3 คน ถูกนำตัวส่งเข้ารักษาตัวในโรงพยาบาลธัญบุรีแล้ว
สำหรับพฤติกรรมที่พยายามจะหลบเลี่ยงด่านตรวจของผู้ก่อเหตุ ผู้สื่อข่าวได้พยายามสอบถามจากตำรวจ ซึ่งได้ข้อมูลเบื้องต้นว่าตำรวจได้ตั้งข้อสังเกตว่าผู้ก่อเหตุอาจจะเป็นคนเดียวกันกับผู้ต้องหาหลบหนีหมายจับในคดียาเสพติดในพื้นที่ของสถานีตำรวจภูธร จ.นนทบุรี เมื่อกลางปี 2558 จึงทำให้ผู้ก่อเหตุพยายามที่จะหลบหนีการตรวจค้นของตำรวจอย่างสุดความสามารถ