Skytingen skjedde i Oregon-distriktet i byen ved 01-tiden natt til søndag, lokal tid.
Politiet opplyser at ni personer er drept i tillegg til gjerningspersonen. 27 personer er såret eller skadd og sendt til sykehus.
CBS News opplyser at gjerningsmannen har blitt identifisert som 24 år gamle Connor Betts fra Ohio. Politiet skal ha ransaket huset hans søndag morgen, lokal tid.
Dette er den andre masseskytingen i USA på under 24 timer, etter at minst 20 personer ble skutt og drept på et kjøpesenter i El Paso i Texas lørdag.
Det er også masseskyting nummer 250 i USA så langt i år.
– Skjøt sin egen søster
Ni mennesker ble drept i Dayton, selv om gjerningsmannen ble nøytralisert av politiet på under ett minutt. Det yngste offeret er Betts søster, 22 år gamle Megan.
Politiet har så langt ingen forklaring på hva som kan ha vært motivet.
Borgermester i Dayton, Nan Whaley, uttrykte under en pressekonferanse søndag at hundrevis av mennesker kunne vært drept i bydelen Oregon hvis politiet ikke hadde reagert så raskt.
– Politiet var i Oregon-distriktet på under et minutt, så gjerningsmannen drepte 9 mennesker og skadet 26 på under ett minutt. Hvis vi ikke hadde hatt politi der, hva kunne da ha skjedd i denne byen, sier hun.
Hun ønsker at dagen skal gå til å tenke på de etterlatte.
– Vi ber alle om å tenke på disse menneskene, som går gjennom en svært vanskelig tid. Men jeg vet at som et samfunn, vil vi komme oss videre, sier Whaley.
– Forferdelig
Vitner opplyser til BNO News at den antatte gjerningspersonen var bevæpnet med et automatgevær.
Ifølge Whaley hadde gjerningsmannen på seg skuddsikker vest, hørselsvern og maske. Han hadde også ekstra magasiner med høyhastighetsammunisjon.
En lokal musiker forteller at han var på baren hvor skytingen skal ha startet.
– Det var en aktiv skytter i baren jeg var på i kveld. Jeg er sønderknust på vegne av dem som ble rammet av dette. Jeg har aldri vært så redd i hele mitt liv, skriver Daniel Williams på Twitter.
En venninne av Williams som også var til stede beskriver opplevelsen som forferdelig.
– Vi hørte skyting da vi stod utenfor. Vi løp inn, men ble dyttet ut igjen fordi skuddene kom fra innsiden av baren. Vi løp for livet og trampet over flere mennesker på vei ut, sier Hannah Ray.
Gjerningsmannen er drept
Ifølge politiet ble gjerningsmannen skutt og drept av flere politifolk.
– Vi gjør nå alt vi kan for å etterforske saken og finne motivet bak ugjerningene, sier Carper.
Ifølge kilder Dayton Daily News har snakket med skal gjerningsmannen ha blitt nektet inngang til utestedet for deretter å begynne å skyte.
Oregon-distriktet ligger i sentrum av byen og er et populært område med mange utesteder, restauranter og teatre.
Det bor rundt 140.000 mennesker i byen, som ligger ni mil nordøst for Cincinnati.