En tredje person hade gripits i räden i Verviers och vapen rapporteras ha återfunnits.
Åklagare Eric Van Der Sypt berättade för reportrar polisen hade riktat in en grupp återvänder från Syrien som hade varit på väg att starta attacker inom några timmar.
Misstänkta hade öppnat eld mot polisen, sa han. Det gjordes också sökningar över natten i Brysselområdet.
Efter torsdagens räder i Verviers sade Van Der Sypt: "De misstänkta öppnade omedelbart och i flera minuter eld med militära vapen och handvapen på den federala polisens specialenheter innan de neutraliserades."
Efter räden hittades fyra Kalashnikover, bombtillverkningsutrustning och poliskläder, enligt lokala medier. Säkerhetsstyrkorna stannar i Verviers-området.
Terrorbekämpningsräder ägde också rum sent på torsdagen i Bryssel och omgivande städer, däribland Sint-Jans-Molenbeek, Anderlecht och Schaerbeek.
Tidigare på torsdag två misstänkta islamister arresterades i Bryssel förorten Zaventem, lokala medier rapporterade.
Belgiska tjänstemän säger att mer än 300 personer har lämnat Belgien för att slåss med islamiska militanta grupper i Syrien och Irak.
Den belgiske journalisten Mark Eeckhaut berättade för BBC att de misstänkta i Verviers hade velat attackera en polisstation och orsaka ett stort antal förluster.
Terrorhotet i Belgien har höjts till tre - det näst högsta, sade van Der Sypt.
Vittnen i Verviers rapporterade att de hade hört tung skottlossning i flera minuter och åtminstone tre explosioner.
Vittnet Marylou Fletcher sade till BBC: " Vi var på väg tillbaka från shoppingen och såg polisbilarna. Vi trodde att det var en olycka sen hörde vi något sprängas. Det var många skott.
"Mina barn grät. De är bara skräckslagna."
Området runt järnvägsstationen har spärrats av och rapporter om sociala medier säger att det finns en stor polisnärvaro i stadens centrum.
Belgiens premiärminister Charles Michel sade senare att säkerhetsoperationen "visar regeringens beslutsamhet att bekämpa dem som vill sprida terror", sade hans talesman.
Den brittiske premiärministern David Cameron sade att händelserna i Belgien "ser ut som ännu en indikation på den enorma risk vi står inför av islamistisk extremistisk terror i Europa".
"Vi måste vara extremt vaksamma, vi måste vidta alla åtgärder vi kan för att besegra denna ondska," sade han till reportrar i Washington där han är att hålla samtal med president Barack Obama.
Verviers ligger i provinsen Liege, nära den tyska gränsen, och har en befolkning på omkring 56.000.
Händelsen kommer en vecka efter attacker i grannlandet Frankrike som dödade 17 personer. Belgiska medier har rapporterat att en del av de vapen som användes vid dessa attacker köptes i Bryssel.
Van Der Sypt sade att ingen vapenlänk hade upprättats till morden i Frankrike.
Det finns dock farhågor för att de misstänkta som tillfångatogs eller dödades i denna operation kunde ha inspirerats av morden i Frankrike för att påskynda sina egna planer, säger BBC: s Chris Morris i Verviers.
Angreppen i och runt Paris - på satiriska tidningen Charlie Hebdo, en koshermarknad och polis - har ökat säkerhetsrädslorna i flera europeiska länder.
I maj förra året dödades fyra personer i det judiska museet i Bryssel. En fransman av algerisk härkomst är häktad i Belgien över attacken.
Två misstänkta jihadister har dödats i en antiterroristoperation i östra Belgien, säger tjänstemän.