Offren var från Senegal och dådet tros ha rasistiska kopplingar.
Ytterligare en person skadades svårt vid attacken som genomfördes i fullt dagsljus på en marknad vid Piazza Dalmazia norr om stadens centrum.
Ögonvittnen berättar hur gärningsmannen anlände till torgmarknaden i bil och avfyrade tre skott med ett handeldvapen. Gärningsmannen, som uppges vara i medelåldern, flydde sedan platsen i bil.
Vittne hotades
En tidningsförsäljare som försökte stoppa mannen blev hotad till livet:
-Ur vägen, eller så blir du nästa jag gör slut på! ropade gärningsmannen under sin flykt.
-Jag hörde skotten och trodde det var ett fyrverkeri. Sedan vände jag mig om och såg tre fallna män som var täckta av blod, berättade ett vittne.
Många senegaleser på marknaden
-Många senegalesiska män samlas på marknaden för att sälja prylar. De stör ingen, berättade ytterligare ett vittne till dåden.
Den italienska nyhetsbyrån Ansa rapporterade att ett andra skottdrama hade inträffat vid marknaden San Lorenzo i centrala Florens, där ytterligare en gatuförsäljare skadades. Polisen misstänker att gärningsmannen var densamme som vid dödsskjutningarna.