Händelsen inträffade utanför staden Roye, omkring elva mil norr om Paris. Gärningsmannen, som var en del av en grupp som reste tillsammans, sköt ihjäl tre personer från samma familj, varav ett spädbarn på sex månader. Mannen sköt även en polis som anlänt till brottsplatsen. Polisen avled senare av sina skador.
Ett treårigt barn skadades svårt vid dådet, där även gärningsmannen fick livshotande skador.
Polis sade sent på tisdagen att motivet för dådet inte är känt. Vittnen berättade att ett bråk hade utbrutit och att gärningsmannen, som verkade vara påverkad, öppnade eld när polis anlände.
Frankrikes president François Hollande har uttryckt bestörtning över händelsen. I ett uttalande hyllade han samtidigt polisernas insats.