Militärpolisen uppger att dess medlemmar utsattes för beskjutning när de förberedde sig för att gå in i slumområdet Vila Cruzeiro för att hitta och gripa ledare för kriminella gäng.
En av de dödade var en kvinnlig invånare som av misstag dödades av en förlupen kula, de resterande var kriminella, enligt polisen.
Räden är den dödligaste i Rio de Janeiro hittills i år. I fjol dödades 27 människor samt en polis vid en räd i en annan favela, som slumområden benämns i Brasilien.
Polisen genomför återkommande räder i stadens favelor för att bekämpa narkotikahandeln.