Es geschah in Bnei Brak, einem der bevölkerungsreichsten ultraorthodoxen jüdischen Gebiete des Landes.
Der Schütze wurde von der Polizei erschossen, sagte ein Sanitäter vor Ort.
Nach Angriffen israelischer Araber am vergangenen Dienstag und Sonntag, bei denen sechs Menschen ums Leben kamen, waren die israelischen Sicherheitskräfte in höchster Alarmbereitschaft.
Anwohner in Bnei Brak und der Nachbarstadt Ramat Gan berichteten, ein Mann sei am Dienstag herumgefahren und habe auf Passanten geschossen.
Aufnahmen von der Szene zeigten den Schützen in dunkler Kleidung, der seine automatische Waffe hob und aus nächster Nähe durch das Beifahrerfenster schoss.
Eine Person wurde tot in einem Fahrzeug und weitere auf umliegenden Straßen gefunden, berichtete die Jerusalem Post.
Der israelische Ministerpräsident Naftali Bennett hielt ein Notfall-Sicherheitstreffen ab und sein Sicherheitskabinett wird am Mittwoch zusammentreten.
„Israel sieht sich einer Welle des mörderischen arabischen Terrorismus gegenüber“, sagte er. "Die Sicherheitskräfte operieren. Wir werden den Terror mit Ausdauer, Hartnäckigkeit und eiserner Faust bekämpfen."
Der frühere Premierminister und derzeitige Oppositionsführer Benjamin Netanjahu sagte, Israel befinde sich „inmitten einer gefährlichen Terrorwelle, die wir seit vielen Jahren nicht mehr gesehen haben … Es müssen entschlossene Maßnahmen ergriffen werden, um Frieden und Sicherheit für die Bürger Israels wiederherzustellen.“ .
US-Außenminister Antony Blinken verurteilte den Angriff.
„Diese Gewalt ist inakzeptabel“, sagte er. "Israelis - wie alle Menschen auf der ganzen Welt - sollten in Frieden und ohne Angst leben können."
Israelischen Medienberichten zufolge war der Angreifer ein 27-jähriger Palästinenser aus einem Dorf im Norden der besetzten Westbank.
Der palästinensische Präsident Mahmoud Abbas verurteilte die Tötungen der Israelis, teilte die offizielle palästinensische Nachrichtenagentur Wafa mit.
Die palästinensische militante Gruppe Hamas, die den Gazastreifen regiert, lobte den Angriff jedoch und sagte: „Wir sprechen der Operation in Tel Aviv unseren Segen aus.“
Die Sicherheit war bereits nach den beiden vorangegangenen Angriffen in ganz Israel und im Westjordanland verstärkt worden.
Die erste wurde von einem israelischen Araber durchgeführt, der geplant hatte, sich der Gruppe Islamischer Staat (IS) in Syrien anzuschließen, und eine Gefängnisstrafe wegen Sicherheitsverbrechen verbüßt hatte. Der Angreifer fuhr mit seinem Auto in einen Radfahrer, tötete ihn und erstach dann drei Menschen vor einem Einkaufszentrum in der südlichen Stadt Beerscheba.
Fünf Tage später eröffneten zwei weitere israelische Araber an einer Bushaltestelle in der nördlichen Stadt Hadera das Feuer und töteten zwei 19-jährige Polizisten. Der IS sagte, er stecke hinter diesem Angriff. Alle drei Angreifer wurden erschossen.
Es gab Befürchtungen für weitere Vorfälle im kommenden Monat, wenn das muslimische Fest Ramadan, das jüdische Passahfest und das christliche Osterfest in einer seltenen Konvergenz zusammenfallen.
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