L’attaque s’est déroulée vers 19 heures 30, heure de Madrid, lorsqu'une trentaine de personnes qui se font appeler le Hogar Social Madrid Ramiro Ledesma ont défilé près de la mosquée pour protester contre les attaques de Bruxelles.
Le groupe de manifestants a également placé une banderole légendée "Aujourd'hui Bruxelles. Demain Madrid?". Puis, des fusées éclairantes et bombes fumigènes ont été lancées par les manifestants, qui ont quitté les lieux après avoir été chassés par des personnes qui se trouvaient à l'intérieur de la mosquée. Le feu a pris ensuite dans l’établissement, causant de gros dégâts .
La police espagnole examine actuellement les caméras de surveillance afin d'identifier les auteurs.