L'attaque a eu lieu vers 13h45 (11h45 TU), sur le parvis de la gare Saint-Charles. Selon une source proche de l'enquête, l'assaillant, âgé d'une trentaine d'années et qui ne portait pas de papiers d'identité sur lui, "aurait crié Allah Akbar" en poignardant une femme et en en égorgeant une autre.
Il était connu pour des faits de droit commun, selon des sources proches de l'enquête.
Selon le procureur de Marseille, l'assaillant a été abattu par les militaires de l'opération Sentinelle, mise en place après les attentats de janvier 2015 en France. Il est décédé.
Les victimes sont âgées de 17 et 20 ans, selon le syndicat Unsa-Police.
La section antiterroriste du parquet de Paris s'est saisie de l'enquête, ouverte notamment pour "assassinats en relation avec une entreprise terroriste" et "tentative d'assassinat sur personne dépositaire de l'autorité publique".
Le ministre de l'Intérieur Gérard Collomb, qui s'est rendu sur place, s'est toutefois montré prudent. "Cet acte pourrait être de nature terroriste mais à cette heure, nous ne pouvons pas l'affirmer", a-t-il déclaré.
Les autorités ont demandé, sur les réseaux sociaux, aux Marseillais d'éviter le secteur de la gare Saint-Charles, bouclé par plus de 200 policiers. Totalement interrompu, le trafic ferroviaire a partiellement repris vers 17h30.
"J'ai entendu crier +Allah Akbar+, et j'ai vu un homme vêtu tout en noir, il me semble", a raconté à l'AFP Mélanie Petit, une étudiante de 18 ans. "Une personne s'est effondrée", et "il y a eu un temps de latence avant que les gens se mettent à courir".
"Une dizaine de témoins" étaient encore entendus dimanche soir par les enquêteurs, selon M. Collomb.
La gare se situe tout près du centre-ville, non loin de la fameuse Canebière, artère mythique de la ville menant au Vieux Port.
Le président français Emmanuel Macron s'est dit sur Twitter "profondément indigné par cet acte barbare". "Nous ne baissons pas la garde", a de son côté assuré sur Twitter le Premier ministre Edouard Philippe, faisant part de sa "colère et tristesse pour les victimes".
- 'Panique maîtrisée' -
A l'intérieur de la gare, "des gens, pas en treillis, peut-être des policiers en civil, nous criaient de partir. Beaucoup dans la foule restaient sur place", a raconté à l'AFP Jeanne, 33 ans.
Les forces de l'ordre "se sont mises en place et ont fait descendre les gens des trains. On a été regroupé au bout des quais avant d'être évacué", a relaté Guillaume, un autre jeune homme. Il a évoqué "une panique maîtrisée". "Les gens ne se marchaient pas dessus".
Ce nouvel attentat intervient deux jours avant le vote à l'Assemblée nationale d'un projet de loi antiterroriste controversé qui vise à transposer dans le droit commun certaines mesures de l'état d'urgence instauré par l'ancien gouvernement socialiste après les attentats du 13 novembre 2015 à Paris (130 morts).
Lundi débutera par ailleurs le procès pour complicité du frère de Mohamed Merah, qui avait tué au nom du jihad en mars 2012 sept personnes dont trois enfants d'une école juive à Toulouse (sud-ouest) et dans ses environs.
Premier attentat jihadiste en France depuis ceux du GIA algérien en 1995, cette attaque avait replongé la France dans le terrorisme, révélant les failles du renseignement et poussant les pouvoirs publics à adapter l'arsenal répressif.
Depuis, la France a été frappée à de multiples reprises, notamment en janvier 2015 (17 morts), notamment contre le journal satyrique Charlie Hebdo et une épicerie juive.
Hormis les deux victimes de dimanche, 239 personnes ont péri dans des attentats survenus en France depuis 2015
"Face à ces meurtres barbares, (...) qu'on considère enfin le terrorisme pour ce qu'il est, un acte de guerre", a réagi Marine Le Pen, présidente du Front national (extrême droite) tandis que le chef de file de la France Insoumise (gauche radicale), Jean-Luc Mélenchon dénonçait un "assassin aussi répugnant que ses motifs".
Avec AFP