Os quatro filhos, com menos de 12 anos, morreram no local do crime, uma casa na pequena cidade de Lancaster, perto de Los Angeles (oeste).
A avó das crianças, uma mulher de 50 anos, também foi morta no incidente na noite de domingo.
Todas as vítimas tiveram ferimentos à bala na parte superior do corpo, informou a polícia.
O xerife do condado de Los Angeles disse que Germarcus David, 29 anos, foi preso como suspeito dos assassinatos e que sua fiança foi fixada em 2 milhões de dólares.
O Los Angeles Times informou que David é um vigia cuja licença de porte de arma foi cancelada.
O jornal entrevistou Waki Jones, que disse ter sido o responsável pelo transporte dos dois filhos mais velhos, Amaya, 12 anos, e Demarcus, 9, durante anos.
"Amaya era uma menina doce. (...) Ela sempre protegeu seu irmão", disse Jones ao Los Angeles Times. "É inacreditável. Não posso acreditar que eles morreram".
A violência armada é um grande problema nos Estados Unidos, alimentada por uma estrutura legal frouxa e a abundância de armas, de acordo com ativistas.
As tentativas de restringir a posse de armas são impedidas por uma poderosa minoria pró-armas, que insiste que a constituição dos EUA garante o direito de estar armado.
LOS ANGELES