Skotten avlossades utanför tunnelbanan i Farsta centrum, strax efter klockan 18 på lördagen.
När polisen kom till torget fick två av de skottskadade personerna vård av förbipasserande. En av skadade, en pojke i 15-årsåldern, avled på platsen.
En man i 45-årsåldern skadades allvarligt.
Ytterligare en pojke i 15-årsåldern och en kvinna i 65-årsåldern vårdas med ej livshotande skador.
Fastnat på film
De skjutna hittades på tre olika platser i centrumet. Polisen kan ännu inte svara på om de var måltavlor för skjutningen.
– Stora delar av händelsen har fastnat på övervakningskameror, säger polisens presstalesperson Rebecca Landberg.
De två anhållna männen greps på kvällen i Järna efter en biljakt på E4. Flyktbilen är tagen i beslag och kommer genomgå en teknisk undersökning.
– Bilens signalement stämde överens med vittnesuppgifter från platsen, säger Landberg.
Polisen har under kvällen och natten genomfört flera husrannsakningar.
– Vi har tagit in flera personer till förhör.
Våldsamt dygn
Flera våldsdåd har skakat Storstockholm, med totalt sju skjutna personer inom loppet av ett dygn.
Vid klockan 22 på fredagen larmades polisen både till Jordbro och till Solna till följd av skottlossningar. I Jordbro sköts en man i övre 20-årsåldern och i Solna sköts två män i 20-årsåldern. Ingen av personerna uppges ha fått livshotande skador. En man i 18-årsåldern anhölls senare misstänkt för mordförsök på mannen i Jordbro.
Justitieminister Gunnar Strömmer (M) skriver till TT angående det senaste dygnets skjutningar:
"Ett fruktansvärt mörkt dygn med nya brutala skjutningar. I kväll tänker jag framför allt på brottsoffren och deras anhöriga. Polisen arbetar nu intensivt för att kunna lagföra förövarna. Vi ska göra allt som står i vår makt för att vända denna utveckling."
Rättad: I en tidigare version angavs fel dag för skjutningen.