Quelques heures plus tard, juste après minuit, vendredi, une nouvelle attaque sur le même mode opératoire a été enrayée à Cambrils, à 120 km au sud de Barcelone, avec la mort des cinq passagers du véhicule, abattus par la police catalane.
Vers 17h00 locales (15h00 GMT) jeudi, une camionnette blanche percute la foule sur les Ramblas, l'avenue de Barcelone la plus fréquentée par les touristes espagnols et étrangers, provoquant des scènes de chaos et de panique parmi les nombreux piétons. Le conducteur prend la fuite.
Selon le responsable de l'Intérieur du gouvernement catalan, Joaquim Forn, l'attaque a fait treize morts et une centaine de blessés.
Le ministre belge des Affaires étrangères Didier Reynders annonce qu'une Belge a été tuée dans l'attentat. Les victimes -morts et blessés- sont au moins de 18 nationalités différentes, selon les services espagnols de protection civile.
Plus tard, quelques minutes à peine après minuit (00h00 heure locale vendredi, 22h00 GMT jeudi), une Audi A3 fonce dans la foule à Cambrils, sur le front de mer de cette station balnéaire à 120 km au sud de Barcelone. La voiture est alors prise sous le feu d'une patrouille de Mossos d'Esquadra, la police catalane. Quatre des cinq "terroristes présumés" à bord du véhicule sont tués sur le coup, le dernier, grièvement blessé, meurt quelques minutes plus tard.
Certains d'entre eux portaient ce qui ressemble à des ceintures d'explosifs, précise un porte-parole des Mossos.
Six civils ont été blessés par le véhicule, dont deux grièvement selon la police. Les services de secours parlent d'une personne dans un état critique. Un policier a été légèrement blessé.
La police a fait savoir sur son compte Twitter qu'elle considérait cette attaque comme liée à l'attentat de Barcelone.
Le groupe jihadiste Etat islamique (EI) revendique le premier attentat dans un communiqué diffusé par son agence de propagande Amaq et relayé par le centre américain de surveillance des sites jihadistes, SITE.
"Les assaillants de l'attaque de Barcelone étaient des soldats de l'Etat islamique", indique le communiqué, ajoutant que "l'opération a été menée en réponse aux appels à cibler les Etats de la coalition" internationale antijihadistes opérant en Syrie et en Irak.
L'attaque de Cambrils n'avait pas encore été revendiquée vendredi.
Le conducteur de la camionnette était toujours en fuite vendredi matin. Un témoin affirme avoir vu "un homme très jeune, d'une vingtaine d'années, au visage mince".
La police régionale de Catalogne a annoncé l'arrestation de deux suspects, un Espagnol et un Marocain.
L'Espagnol, dont l'identité n'a pas été révélée, est né à Melilla, ville sous administration espagnole dans le nord du Maroc. Il a été arrêté à Alcanar, à 200 km au sud de Barcelone, une localité où la nuit précédente une explosion dans un logement avait fait un mort et sept blessés. Les enquêteurs relient cette explosion à l'attentat de Barcelone, selon le porte-parole de la police. "Nous soupçonnons qu'ils (les occupants) préparaient un engin explosif".
Le Marocain est identifié comme Driss Oukabir, indique le porte-parole de la police catalane. Lié à la camionnette utilisée dans l'attentat, il a été arrêté à Ripoll, à une centaine de kilomètres au nord de Barcelone.
Aucun des deux n'avait d'antécédent judiciaire.
Aucune indication n'a encore filtré sur les cinq passagers tués à bord de l'Audi A3 à Cambrils.
La zone visée à Barcelone a immédiatement été fermée par un cordon de sécurité, a constaté le correspondant de l'AFP.
Les stations de métro et de chemins de fer barcelonaises ont été fermées et la population priée par les autorités de se tenir éloignée de la zone de l'attaque.
La police demande aux habitants de rester chez eux et d'éviter les déplacements non indispensables. Elle a d'abord confiné les survivants dans les magasins et les restaurants bordant la Rambla, avant de les laisser en sortir en fin de soirée.
Le Premier ministre Mariano Rajoy a souligné dans un tweet qu'il était en contact avec les autorités locales et que la priorité était d'aider les victimes et de faciliter le travail des forces de sécurité.
Le palais royal espagnol condamne l'attaque en assurant: "Ils ne nous terroriseront pas".
L'Espagne a été la cible de la pire attaque commise par des extrémistes islamistes en Europe en mars 2004, lorsque des bombes avaient explosé dans des trains de banlieue à Madrid, faisant 191 morts. Les attentats avaient été revendiqués par des extrémistes se réclamant du réseau Al-Qaïda.
En juillet 2015, un tireur a ouvert le feu devant un hôtel à Barcelone, faisant deux blessés.