छत्रपति शिवाजी महाराज टर्मिनस (सीएसएमटी) पर दो बंदूकधारियों, इस्माइल खान और अजमल कसाब ने हमला किया था। कसाब को बाद में पुलिस ने जिंदा पकड़ा और चश्मदीदों ने उसकी पहचान की। हमले लगभग 21:30 बजे शुरू हुए जब दो लोग यात्री हॉल में प्रवेश कर गए और आग लगा दी, एके -47 राइफल्स का उपयोग करते हुए। हमलावरों ने 58 मासूम मारे और 104 मासूम घायल हो गए, इनका हमला 22:45 के आसपास खत्म हो गया। सुरक्षा बलों और आपातकालीन सेवाओं के बाद शीघ्र ही पहुंचे रेलवे घोषणकर्ता, 
श्री विष्णु दत्ताराम ज़ेंडे ने घोषणा की, यात्रियों को स्टेशन छोड़ने के लिए सतर्क किया और कई ज़िंदगी बचायीं। दोनों बंदूकधारी घटनास्थल से भाग गए और सड़कों पर पैदल चलने वालों और पुलिस अधिकारियों पर गोलीबारी की, जिसमें आठ पुलिस अधिकारी शहीद हो गए। हमलावरों ने एक पुलिस स्टेशन को पार कर दिया। यह जानते हुए कि वे भारी हथियारबंद आतंकवादियों से मुकाबला नहीं कर सकते थे, स्टेशन पर पुलिस अधिकारियों ने, आतंकवादियों के सामने आने के बजाय, रोशनी बंद करने और द्वार को सुरक्षित करने का फैसला किया।
फिर हमलावरों ने रोगियों को मारने के इरादे से कामा अस्पताल की ओर रुख किया, लेकिन अस्पताल के कर्मचारियों ने सभी रोगी वार्डों को लॉक कर दिया। मुंबई के आतंकवादी निरोधी दल की टीम ने पुलिस प्रमुख 
श्री हेमंत करकरे की अगुआई में छत्रपति शिवाजी टर्मिनस की जांच का नेतृत्व किया और फिर कसाब और खान की तलाश में निकल दिये। आतंकी कसाब और खान ने अस्पताल के बगल में एक गली में वाहन पर आग लगा दी थी, और प्रतिक्रिया में उनपे गोलीबारी की गई। श्री करकरे, श्री विजय साळसकर, श्री अशोक कामटे और उनके एक अधिकारी शहीद हो गए। एकमात्र जीवित, काँस्टेबल श्री अरुण जाधव गंभीर रूप से घायल हो गए थे। कसाब और खान ने पुलिस के वाहन को जब्त कर लिया, लेकिन बाद में उसे छोड़ दिया और एक यात्री गाड़ी को ज़ब्त कर लिया। तब वे पुलिस रोडब्लॉक की ओर चले गए, जिसे काँस्टेबल अरूण जाधव के मदद के लिए रेडियो कॉल के बाद स्थापित किया गया था। यहाँ गोलीबारी हुई जिसमें आतंकी खान मारा गया और कसाब घायल हो गया था। शारीरिक संघर्ष के बाद, कसाब को गिरफ्तार कर लिया गया। एक पुलिस अधिकारी,श्री तुकाराम ओम्बले भी शहीद हो गए जब वह आतंकी कसाब को पकड़ने के लिए उसके सामने चले गए।

छत्रपति शिवाजी महाराज टर्मिनस
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