La veille, ce Français proche des frères Kouachi avait déjà tué par balle une policière municipale et blessé grièvement une autre personne à Montrouge. Il parvenait à fuir.
Au matin du 9 janvier, lourdement armé, il prend en otage les clients de l'Hyper Cacher. Pendant la prise d'otages (17 personnes au total), l'assaillant tue quatre clients. Il réclame la libération des frères Kouachi qui, au même moment, sont assiégés par la gendarmerie à Dammartin-en-Goële. Amédy Coulibaly affirme alors agir au nom de l'organisation djihadiste de l'État islamique, sans que Daesh ait officiellement revendiqué son acte.
Le directeur de la supérette, blessé, parvient à s'échapper et confie aux forces de l'ordre son téléphone portable, lequel contient une application donnant accès aux caméras de surveillance du magasin.
Dans le magasin, Lassana Bathily, un employé musulman d’origine malienne de 24 ans parvient à dissimuler six personnes, dont un bébé, dans la chambre froide située au sous-sol du magasin. Agissant avec courage, il leur sauve ainsi la vie. L'employé parvient ensuite à sortir de l'Hyper Cacher grâce à un monte-charge et une sortie de secours. Il rejoint les policiers et les informe de la présence des otages au sous-sol. Il leur donne de précieuses informations sur la configuration du magasin et leur fournit les clés du volet automatique qui vont servir pour l'assaut. Le héros du jour raconte ici les faits.
Après plusieurs heures de retranchement, Coulibaly est finalement abattu lors d'un assaut du RAID et de la BRI.
L'enquête mettra rapidement en lumière la connivence entre les frères Kouachi et Amédy Coulibaly qui auraient coordonnés leurs actions terroristes.