"Deux victimes sont décédées par arme blanche", a déclaré à l'AFP Olivier de Mazières, le préfet de police des Bouches-du-Rhône. Selon certains médias, les deux victimes seraient de sexe féminin. L'une aurait été égorgée, l'autre poignardée.
L'attaque a eu lieu vers 13H45 (11h45 GMT). L'assaillant "aurait crié Allah Akbar" en passant à l'acte, selon une source proche de l'enquête, qui envisage la piste terroriste.
L'assaillant a été abattu par les militaires de l'opération Sentinelle, a précisé le procureur de la République Xavier Tarabeux.
La police a de son côté demandé aux Marseillais d'éviter le secteur de la gare Saint-Charles, une importante opération étant en cours en début d'après-midi.
Le ministre de l'Intérieur Gérard Collomb a annoncé sur Twitter qu'il se rendait "immédiatement" à Marseille "après l'attaque perpétrée à proximité de la gare Saint Charles".