Um suspeito do sexo masculino, que se acredita ser um fazendeiro na casa dos 30 anos, escondeu-se dentro de um prédio após o incidente, que também deixou uma quarta pessoa ferida, de acordo com as mesmas fontes.
As autoridades pediram que os moradores permanecessem em suas casas, na área ao redor da cidade de Nakano, onde ocorreu o ataque.
A emissora pública e outros veículos importantes disseram que a mulher foi esfaqueada, e os dois policiais, baleados, no ataque à tarde em uma fazenda.
Procurada pela AFP, a polícia não confirmou imediatamente os detalhes do ocorrido.
Uma testemunha ocular disse à NHK que trabalhava nas proximidades, quando "uma mulher veio correndo da estrada dizendo 'me ajude' e ela caiu".
"Atrás dela veio um homem de roupa camuflada e portando uma grande faca, que a esfaqueou pelas costas", acrescentou.
A testemunha contou ainda que chamou a polícia enquanto os vizinhos tentavam reanimar a mulher.
Citando a polícia, a NHK disse que o agressor teria disparado o que parecia ser uma espingarda contra os policiais que chegaram ao local.
Outro homem também teria sido ferido no ataque, mas ainda não foi resgatado por estar muito perto do prédio onde o suspeito se abrigou.
Durante o ataque, o suspeito também usava chapéu, óculos escuros e máscara, informou a Kyodo News.
Crimes violentos são raros no Japão, que tem uma baixa taxa de homicídios e algumas das leis de armas mais duras do mundo.
Apesar de sua baixa taxa de criminalidade, o Japão ficou em choque em julho passado, quando o ex-primeiro-ministro Shinzo Abe foi morto a tiros em plena luz do dia com uma arma aparentemente de fabricação caseira.
E no mês passado, um homem foi preso por suspeita de lançar um explosivo semelhante a uma bomba caseira contra o atual primeiro-ministro Fumio Kishida, enquanto ele fazia campanha na cidade de Wakayama (oeste).