En insatsstyrka från polisen följde gruppen till Sebokeng en ort söder om Johannesburg på torsdagsmorgonen där de öppnade eld.
Åtta personer förklarades döda kort efter skottlossningen och en nionde person avled på sjukhus, enligt en talesperson för polisen. Ytterligare tre misstänkta rånare är skadade och vårdas på sjukhus. Ingen polis verkar ha kommit till allvarlig skada.
Polisen misstänker att gruppen ligger bakom en rad rån mot värdetransporter omkring Johannesburg.
I de fyra bilar som beslagtagits har polisen hittat sex gevär och apterade sprängmedel.
Rån mot värdetransporter är vanligt i Sydafrika. Tidigare i veckan sköts två utomstående personer till döds vid ett väpnat rån öster om Johannesburg.