Mand kendt for radikale synspunkter nåede at såre tre personer, før han blev stoppet af civilklædte soldater.
To civilklædte amerikanske elitesoldater, der fredag aften tilfældigt var med et højhastighedstog mellem Amsterdam og Paris, har muligvis forhindret et større blodbad.
Marinesoldaterne overmandede en 26-årig mand af marokkansk oprindelse, efter at de havde hørt ham lade det, der lød som et kraftigt automatvåben på togets toilet, skriver internationale medier.
Soldaterne konfronterede manden, da han kom ud fra toilettet, og det var ifølge AFP her, at skyderiet, som sårede tre personer, fandt sted, inden manden blev overmandet.
Mandens motiv for at have automatvåben - heriblandt en AK-47 Kalashnikov - og store mængder ammunition med sig er endnu ikke kendt, men det er fransk politis antiterrorenhed, der står for afhøringen af manden.
Han er ifølge flere medier, heriblandt CNN, kendt for at have radikale, islamistiske synspunkter og har tidligere været på efterretningstjenesternes radar.
Frankrigs indenrigsminister, Bernard Cazeneuve, er forsigtig med at kalde angrebet for terrorisme.
- Som altid, når der sker noget, der minder om terrorisme, er vi nødt til at finde ud af præcis, hvad der er sket, siger han på en pressekonference i Arras nær grænsen til Frankrig.
Det var her, toget gjorde nødstop, og manden blev anholdt.
Bernard Cazeneuve roser de amerikanske soldater.
- Uden deres mod kunne vi have stået med en forfærdelig tragedie, siger han.
De sårede i angrebet er en franskmand, en brite og en amerikaner. Det står ikke fuldstændig klart, om den sårede amerikaner er en af soldaterne.
Ifølge avisen La Voix du Nord er den sårede franskmand skuespilleren Jean-Hugues Anglade, der blandt andet er kendt for at have spillet en af hovedrollerne i filmen "Betty Blue" fra 1986 og fra "Nikita" fra 1990.
Ifølge en talsmand for de franske jernbaner var gerningsmanden, der steg på toget i Bruxelles, bevæbnet med automatvåben, adskillige magasiner og barberblade.
Der var over 550 passagerer med det transnationale højhastighedstog.
Frankrig har været i højeste beredskab, siden militante islamister dræbte 17 personer i og omkring Paris i januar i forbindelse med angrebet på satiremagasinet Charlie Hebdo.