Korban ketiga, wanita lain, lari dari gereja mencari perlindungan di sebuah kafe, toko tetapi diburu pelaku dan dibunuh.
Insiden ini terjadi hanya dua minggu setelah seorang pengungsi Chechnya berusia 18 tahun memenggal kepala seorang guru sekolah .
Sang guru telah menunjukkan kepada murid-muridnya karikatur Nabi Muhammad tentang kebebasan berekspresi.
Lokasi serangan di Nice tengah, juga tidak jauh dari lokasi serangan truk tahun 2016 terhadap kerumunan orang pada Hari Bastille, menewaskan puluhan orang.
Tersangka Kamis ditembak dan dibawa ke rumah sakit, tambah polisi.
Polisi membenarkan insiden tersebut dilakukan sebagai serangan teroris dan departemen anti-teroris nasional secara resmi bertanggung jawab atas penyelidikan tersebut.
Polisi nasional dan lokal berada di tempat kejadian serta regu penjinak bom.
Gambar di media Prancis dan kantor berita menunjukkan daerah itu ditutup, serta kehadiran polisi yang banyak di luar basilika putih.
Polisi Prancis menyatakan ledakan terdengar dan sedang dilakukan penyelidikan oleh pihak berwenang tetapi tidak memberikan rincian lebih lanjut.
Walikota Nice, Christian Estrosi, Kamis mengatakan tersangka telah ditangkap dan semuanya mengindikasikan bahwa itu adalah serangan teroris di dalam basilika Notre Dame di pusat kota.
Dia menambahkan salah satu korban penyerangan itu adalah seorang juru kunci gereja yang sangat disukai umat paroki.
Walikota mengatakan kepada wartawan tersangka penyerang mengulangi teriakan 'Allahu Akbar! saat dirawat secara medis di tempat kejadian, tetapi tidak menunjukkan dari mana informasi ini berasal.
Estrosi juga mengatakan telah berbicara dengan Presiden Prancis Emmanuel Macron melalui telepon dan mengatakan dia akan mengunjungi Nice.
Menteri Dalam Negeri Prancis Gérald Darmanin mengatakan mengadakan pertemuan darurat di Kementerian Dalam Negeri.
Baca juga: Kanselir Jerman Prihatin Atas Insiden Serangan Mengerikan di Kota Nice, Prancis