Polisen kallades till Temple Israel-synagogan i West Bloomfield vid lunchtid på torsdagen.
Mannen gick sedan genom byggnadens entré och in i en hall där bilen brann. En ordningsvakt sköt mot mannen, men det är oklart om han dog av skottlossningen eller branden.
Sheriffens kontor berättade för CNN att mannen hade ett gevär och kan ha avlossat pistolen själv.
Ett 30-tal säkerhetspersonal fick sjukvård efter att röken bröt ut. Ytterligare en person var också inblandad i kollisionen, men skadades inte allvarligt.
Inuti bilen hittades föremål som tros vara sprängämnen.
Blue Light-poliser hittade senare en stor mängd av vad som verkade vara sprängämnen i mannens bil, rapporterade CNN.
Synagogan har också ett dagis, med cirka 140 barn närvarande vid tidpunkten för händelsen.
På kvällen meddelade Department of Homeland Security att angriparen var en 41-årig man från Libanon som kom till USA som invandrarsläkting 2011 och blev amerikansk medborgare fem år senare.
Tydligen dog en släkting i luftanfallet.
Det finns inga ord om hans motiv, men FBI har beskrivit händelsen som en ”riktad attack mot det judiska samhället”.
Tidningen Detroit News skrev att den 41-årige mannen bodde i Dearborn Heights, bara tre mil från synagogan, var skild och arbetade på en restaurang.
Enligt uppgifter till tidningen dödades minst fyra släktingar, inklusive en bror, i ett israeliskt luftangrepp för några dagar sedan.
