Enligt ett Twittermeddelande från den nederländska polisen ägde dådet rum vid 18-tiden på onsdagen i den nordöstliga staden Zwolle.
Vittnen säger till den lokala radiostationen RTL Oost att de två manliga dödsoffren åt i restaurangen när en beväpnad man kom in, gick fram till männen och sköt dem. Dådet föreföll enligt vittnena vara en "riktad attack".
Panik uppstod bland de övriga besökarna och alla försökte fly från lokalen, rapporterar radiostationen.
Efter skottlossningen flydde angriparen från restaurangen.
Den misstänkte gärningsmannen var flera timmar senare på fri fot och den nederländska polisen söker fortsatt efter vittnen till händelsen.