Rånarna försökte råna två banker på samma gata i staden Guararema, utanför storstaden São Paulo. Totalt var det 25 gärningsmän som anlände i fem armerade fordon, enligt polisen.
- De här brottslingarna var förberedda för krig, säger Alvaro Batista Camilo, polischef i delstaten São Paulo.
Rånarna försökte bland annat spränga bankautomater. Under händelseförloppet tog de också flera personer gisslan i ett bostadshus, men dessa fritogs senare av paramilitära polisstyrkor. En polisjakt inleddes med skottväxling i farten. Elva misstänkta gärningspersoner sköts ihjäl av polis i samband med insatsen. Senare meddelades också att två personer gripits.
På brottsplatsen har man hittat sju gevär, fyra pistoler, sprängmedel och ett antal skottsäkra västar.
Bilder i brasiliansk tv visar att den ena bankens närmaste granne är en polisstation. Polisen berättar att gärningspersonerna ingår i en grupp som står under övervakning, vilket gjorde att man kände till rånplanerna på förhand, men inte var de tänkte slå till.
Den brasilianske högerpresidenten Jair Bolsonaro, som har uttalat en önskan om att polisen oftare ska använda dödligt våld mot misstänkta, berömmer insatsen.
"Elva brottslingar dödades och inte en enda oskyldig skadades. Bra jobbat!", skriver han på Twitter.