據《中央社》報導，北檢今指出，事發當天下午3時1分許，張文走出千慧旅館，至中山區林森北路159巷旁超商停留後，抵達第一縱火點機車停車場縱火；當天下午3時49分許，張文騎機車進入林森北路119巷26號對面的停車場縱火；同日下午3時52分許，張文騎車到長安東路1段1棟樓房後側縱火。
張文3度縱火後，於市民林森路口租借Youbike騎乘，並脫下米色外套置於置物籃，隨後將車棄置在公園路20巷口返回租屋處，同日下午4時43分許，點燃租屋處的汽油、煤油、甲醇後離開現場。
檢方表示，張文於當天下午4時55分許走出租屋處（換穿連身雨衣，戴黑色帽子），手拉裝有煙霧彈、凝固式汽油彈的手推車，由捷運台北車站M8出口進入站內，於下午4時58分許至M7出口下方地下1樓空曠處（捐血中心前）準備。
下午5時22分許起，張文戴上防毒面罩、脫下雨衣（身著戰術背心，戴防毒面罩），接續拋擲數顆煙霧彈、2瓶凝固式汽油彈，抽出刀械往西移動，恰好被害人余家昶行經該處，見狀隨即主動上前阻止，然於煙霧中遭張文持長刀攻擊後倒地。
因原定大量投擲凝固式汽油彈計畫受余家昶阻撓而未得逞，張文折返於星巴克台北捷運門市前拋擲1瓶凝固式汽油彈，並將手推車內剩餘的4顆煙霧彈、12瓶凝固式汽油彈點燃，再邊跑邊脫下防毒面罩返回M7出口下方地下1樓空曠處。之後換裝混進人潮離開現場。
張文於捷運台北車站實施攻擊後，於同日下午5時58分至6時2分，自千慧旅館步行登上捷運中山站1號出口景觀平台查看現場狀況，並於下午6時2分至6時33分，返回千慧旅館重新整備，並以iPadAir觀看新聞媒體就捷運台北車站事件的直播報導。
張文變更原定以手推車攜帶凝固式汽油彈在誠品南西店等處大量投擲的構想，除重新隨身配備之前所購入的長刀2把、匕首2把等物品，僅攜帶煙霧彈3顆及凝固式汽油彈6瓶，先於下午6時34分許，走出千慧旅館（身著米色外套、揹黑色側背包，穿著護膝戴黑色帽子），於千慧旅館前騎樓觀望等待。
案發當天下午6時38分許，張文到捷運中山站前行人穿越道上丟擲煙霧彈2顆（脫下米色外套，著戰術背心、護膝、護肘、手套等，手持長刀），步行前往誠品南西店途中，手持長刀攻擊騎乘機車行經該處的蕭姓被害人，以及汪姓、黃姓被害人。
張文在過程中將攜帶裝有凝固式汽油彈的黑色手提袋2個，不慎分別遺落在行人穿越道，及誠品南西店大門口聖誕樹旁，而未能著手投擲凝固式汽油彈放火。
張文在下午6時39分許進入誠品南西店1樓店內，並在入口處持長刀攻擊正要步出的陳姓被害人，持長刀搭乘手扶梯由1樓上4樓。下午6時42分許，張文向誠品南西店4樓服務台人員大喊要求提供通往頂樓鑰匙未果，遂繞過紅龍柱，手持長刀大力朝王姓被害人大力砍殺，幸王姓被害人及時閃避；張文見當下已引起周遭民眾騷動而紛紛奔逃，遂轉身離去，然途中仍持長刀朝蔣姓、王姓、黃姓被害人等人攻擊。
檢方表示，張文於下午6時44分至6時46分許，前往誠品南西店5樓、5A樓時，遇見前來查看的誠品南西店人員，並大聲詢問「頂樓在哪裡」，店員見狀隨即比往頂樓的方向。
張文沿樓梯往上行進，並徒手開啟安全門地栓後進入頂樓，將長刀2把、眼鏡、護具、護板、短指手套、帽子、圍巾、電子錶、戰術背心（內掛有匕首2把、防風打火機2個）等物品卸下後，隨即自頂樓躍下墜落至誠品南西店1樓停車場地面而死亡。
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