Gärningsmannen färdades i bil och sköt urskillningslöst mot människor i staden Mladenovac, omkring fem mil söder om den serbiska huvudstaden Belgrad, sent på torsdagskvällen. Ytterligare 14 personer uppges ha blivit skottskadade och för flera beskrivs tillstånden som livshotande.
Det följdes av en omfattande polisjakt där fler än 600 poliser rapporteras ha varit med och letat efter den misstänkte i trakterna kring Mladenovac. Personer sköts till synes slumpmässigt i flera mindre orter i området.
De blev angripna "var de än var", som president Aleksandar Vucic säger vid en presskonferens.
En dödad polis
– Jag kände lukten av krut. Jag hörde oväsen i riktning från skolan. Vi såg människor ligga på marken, säger en invånare i orten Dubona till nyhetsbyrån AP:s utsände.
Den misstänkte identifieras av serbiska medier som en 21-årig man. Denne greps på fredagsmorgonen efter rapporter om att han barrikaderat sig och skjutit mot poliser. Gripandet skedde i staden Kragujevac, omkring tio mil söder om Belgrad, enligt public service-bolaget RTS.
Två av dödsoffren har identifierats som en manlig polis och dennes syster.
Serbiens inrikesminister Bratislav Gasic gick under natten ut och beskrev masskjutningen som en terrorhandling. Senare släpptes ett fotografi av den misstänkte gärningsmannen i bilen, där han var iklädd en t-shirt med ett nazistiskt motiv.
Vården i Serbien har gått ut med en vädjan om att människor ska ge blod, då det finns ett stort behov av detta till följd av dådet.
Andra inom två dygn
Masskjutningen i Mladenovac är den andra i Serbien på kort tid. I onsdags morse öppnade en 13-årig pojke eld på en skola i Belgrad och sköt ihjäl nio personer – åtta andra barn samt en säkerhetsvakt.
Tillgången på vapen bedöms vara stor i Serbien efter de senaste årtiondenas konflikter, men masskjutningar har varit väldigt ovanliga i landet.
– Vi ska desarmera Serbien, säger president Aleksandar Vucic, som utlovar nya lagskärpningar bland annat för vapenlicenser.
Enligt Vucic finns det i dag 760 000 registrerade skjutvapen bland Serbiens omkring 6,8 miljoner invånare.