Strzelanina rozpoczęła się o godzinie 00:38 czasu lokalnego (UTC-6). Mniej więcej w tym czasie pojawiła się pierwsza scena ze strzelaniną w filmie. Zamaskowany mężczyzna rzucił w widownię granatem gazowym, po czym zaczął strzelać ze strzelby Remington model 870 i karabinu Smith & Wesson M&P15. Trzecią, i zarazem ostatnią użytą przez niego bronią, był pistolet .40 S&W Glock, gdyż używany wcześniej karabin zaciął się – gdyby nie to, ofiar byłoby prawdopodobnie więcej. Mężczyzna zaczął strzelać zza pleców widowni, po czym przesuwał się do przodu. Niektóre pociski przebijały się przez ściany i trafiały w widzów sąsiedniej sali kinowej, którzy oglądali ten sam film.
O godzinie 00:39 miał miejsce pierwszy telefon na numer 911. Policjanci przybyli na miejsce zdarzenia w ciągu 90 sekund i znaleźli trzy magazynki kalibru 40 i strzelbę.
Policjanci znaleźli podejrzanego Jamesa Eagana Holmesa o godzinie 00:45 obok jego samochodu stojącego tuż za kinem. Kilku oficerów znalazło w jego aucie parę sztuk broni palnej, w tym drugi pistolet Glock. Miał włosy pofarbowane na pomarańczowo.James Holmes Mugshot: Aurora Shooting Suspect's Booking Picture Released - The Huffington Post. Ponadto zażył ponad 100 mg Vicodinu około 2 i pół godziny przed strzelaniną.