以下為12月19日北捷連環攻擊事件時間軸：
17:24 北車首波攻擊：歹徒於捷運台北車站M7出口外投擲多枚煙霧彈（至少4顆），現場爆出巨響並竄出刺鼻濃煙。一名57歲男子因試圖阻攔，在炸彈爆炸時被波及受傷，當場失去呼吸心跳（OHCA），緊急送往台大醫院搶救，晚間宣告不治。
嫌犯隨後進入地下街B1層，在連通道靠近星巴克位置引燃汽油彈，造成第二波恐慌，接著再深入B2層閘門附近，再度投擲煙霧彈製造混亂。
17:30 交通應變啟動：由於煙霧蔓延至月台層，北捷行控中心立即啟動 SOP，板南線台北車站一度實施「列車過站不停」，站內廣播疏導旅客逃生。
18:00 中山站二次襲擊：嫌犯逃竄至捷運中山站，於誠品南西店外再次投擲煙霧彈，並持長刀隨機攻擊路人。現場目擊者稱嫌犯手段兇殘，導致約 4 至 5 名路人受傷倒地，地面留有血跡。
18:40 歹徒闖入百墜樓： 嫌犯持刀闖入誠品南西店藏匿，引發櫃位人員與顧客驚逃。隨後警方證實，嫌犯已從誠品南西店不明原因墜樓，送醫後身亡。
