El atentado coincidió con el comienzo de Eid al-Adha (la gran fiesta musulmana de Sacrifico) fue perpetrado por dos hombres.
Según los testigos lugareños una primera bomba explotó en la estantería donde los creyentes colocan sus zapatos antes de entrar en la mezquita, lo que provocó una avalancha de fieles hacia la salida de la mezquita. En ese momento, un terrorista suicida que se encontraba en la entrada detonó la carga de explosivos que llevaba adosada al cuerpo.
Uno de los testigos relató que la zona por donde se accede al lugar de oración estaba llena de sangre y cuerpos mutilados, mientras que otro comentó que tanto varios vecinos como él habían dejado de rezar en esa mezquita precisamente por miedo a que fuera blanco de un ataque.
La explosión se produjo a pocos metros de la academia de policía de esa ciudad, según medios locales. El grupo takfirí Daesh en Yemen mediante un comunicado aseguró haber llevado a cabo el ataque terrorista contra la mezquita Bilili, como respuesta a las operaciones militares y de seguridad que están llevando a cabo combatientes del movimiento popular Ansarolá.
A principios de septiembre, un doble atentado contra una mezquita dejó más de 30 muertos y casi 100 heridos. Fue reivindicado por Daesh, organización extremista que considera a los musulmanes chiíes como herejes.