Il est 08h20 (07h20 GMT) quand les services de secours sont appelés pour intervenir à la station de métro Parsons Green, située dans un quartier aisé dans le sud-ouest de Londres.
Plusieurs témoins font état d'une explosion dans une rame et de plusieurs personnes brûlées au visage.
Les environs de la station sont bouclés par la police, qui a dressé un cordon de sécurité et posté des hommes équipés de fusils d'assaut. Les services d'ambulance et les pompiers ont été dépêchés en nombre, avec du personnel entraîné à intervenir dans des conditions dangereuses.
Deux heures après, la police britannique qualifie l'explosion d'acte "terroriste".
L'attentat a été perpétré à l'aide d'un "engin explosif artisanal", a déclaré le commandant de l'unité antiterroriste de la police londonienne, Mark Rowley.
Selon Sky News, la police étudie la piste d'une bombe artisanale qui n'a pas totalement explosé.
Des photos diffusées sur Twitter montraient ce qui pourrait être l'origine de l'attentat: un seau blanc en train de brûler dans un sac en plastique de supermarché à l'intérieur d'une rame de métro, à proximité des portes automatiques, et dont sortaient des fils électriques.
Un témoin, Peter Crowley, a dit avoir vu "une boule de feu", et posté sur son compte Twitter des photos montrant son front brûlé.
Vingt-deux blessés ont été hospitalisés à la suite de l'attentat, ont indiqué les services de santé, dont aucun grièvement.
"Ça sentait le plastique brûlé", a raconté Louis Hather, 21 ans, blessé à une jambe dans la bousculade qui a suivi l'explosion et qui a décrit "une femme amenée sur un brancard dans une ambulance avec des brûlures sur tout le corps".
La Première ministre Theresa May, qui présidera une réunion d'urgence de son cabinet dans l'après-midi, a adressé "ses pensées" aux blessés et aux services d'urgence qui "une fois de plus ont réagi rapidement et courageusement à un incident terroriste présumé".
"Nous ne nous laisserons jamais ni intimider ni battre par le terrorisme", a assuré le maire de Londres Sadiq Khan, condamnant les "individus ignobles qui tentent d'utiliser le terrorisme pour nous toucher et détruire notre mode de vie".
Le président américain Donald Trump a de son côté évoqué sur Twitter les "terroristes ratés", "des gens malades et déments qui étaient dans la ligne de mire de Scotland Yard".
"Dans cette situation douloureuse, nous sommes aux côtés de nos amis britanniques", a assuré un porte-parole de la diplomatie allemande, Martin Schäfer. "Nous sommes très inquiets après ce qui s'est passé".
L'attentat, qui n'a pas été revendiqué à ce stade, intervient après une série d'attaques, la plupart revendiquées par le groupe Etat islamique (EI), qui ont endeuillé le Royaume-Uni ces derniers mois, notamment à Manchester en juin (22 morts).
A Londres en mars, un assaillant avait utilisé un véhicule pour percuter des passants sur le pont de Westminster avant de poignarder un policier, faisant 5 morts. Deux mois plus tard, des hommes à bord d'une camionnette avaient foncé contre des passants sur le London Bridge avant d'en poignarder plusieurs.
En juin, un véhicule fonce sur une foule de fidèles qui sortent de la mosquée de Finsbury Park (nord de Londres), faisant un mort et une dizaine de blessés. L'auteur est décrit comme animé "d'une haine personnelle des Musulmans".