Al menos 13 personas murieron y decenas quedaron heridas tras los ataques de este domingo, que fueron reivindicados por el autodenominado Estado Islámico.
La madre y dos de sus hijas se inmolaron en una iglesia, mientras que el padre y sus otros dos hijos causaron explosiones en otros dos templos religiosos.
La familia había viajado recientemente a Siria, según dijo la policía.
Los atentados son los más mortíferos en Indonesia desde el año 2005.
El jefe de la policía, Tito Karnavian, informó que la familia pertenecía a una red indonesia inspirada en Estado Islámico, Jemaah Ansharut Daulah (JAD).
¿Qué se sabe de los atentados?
El padre condujo un automóvil cargado de bombas hacia la Iglesia Pentecostal del Centro de Surabaya, dijo la policía.
La madre y sus dos hijas, de 9 y 12 años de edad, tenían explosivos adheridos al cuerpo y se inmolaron en la Iglesia Indonesia Cristiana Diponegoro.
Los hijos de la familia, de 16 y 18 años, manejaron en motocicleta hasta la Iglesia Católica Santa María y detonaron explosivos que llevaban a cuestas. El suyo fue el primer ataque, a alrededor de las 07:30 hora local (00:30 GMT).
Los otros dos ataques siguieron con una diferencia de cinco minutos, de acuerdo con el diario local Jakarta Post.
Según los informes, la policía frustró ataques contra otras iglesias.
De visita en el sitio de uno de los ataques, el presidente de Indonesia, Joko Widodo, los describió como “bárbaros” y añadió que ordenó a la policía que “investigue y desmantele las redes de los perpetradores”.
La policía informó también este domingo que mató a cuatro sospechosos de ser miembros de JAD en Cianjur, en el oeste de la isla de Java, y que arrestó a dos más.
Intolerancia en aumento
Análisis de Rebecca Henschke, editora de la BBC en Indonesia
Las explosiones fueron coordinadas para golpear a aquellos que asistían a las misas de la mañana y ocurrieron en un espacio de tan solo 10 minutos.
En años recientes, las mujeres han tenido un papel cada vez más activo dentro de células terroristas en Indonesia pero esta sería la primera vez que se han inmolado niños.
Indonesia ha recibido elogios por su sostenida lucha contra el terrorismo después de los atentados de 2002 en Bali.
El país del sudeste asiático ha logrado una combinación aparentemente exitosa de detenciones y asesinatos, junto a un programa que se centró en proveer de ingresos alternativos y un cambio de mentalidad para los terroristas liberados.
Pero el auge de Estado Islámico ha fortalecido las redes yihadistas débilmente constituidas.
También ha aumentado la intolerancia en los últimos años en esta nación alguna vez tolerante, pluralista y de mayoría musulmana, lo que ha hecho que los grupos minoritarios se sientan cada vez más incómodos.
¿Cómo se compara este con ataques previos?
Este parece ser el peor ataque vinculado con Estado Islámico en Indonesia.
El grupo reivindicó el primer ataque en ese país en enero de 2016, cuando cuatro civiles murieron en una serie de explosiones y tiroteos en la capital, Yakarta.
EI también se atribuyó otros atentados, como uno a principios de este mes en una prisión de alta seguridad en Yakarta, donde cinco miembros de las fuerzas de seguridad fueron asesinados.
Pero los ataques yihadistas más letales en Indonesia han sido anteriores a Estado Islámico.
En 2002, unas 200 personas murieron en dos explosiones perpetradas por militantes vinculados a al Qaeda a las afueras de un bar y una discoteca en la isla de Bali, una zona altamente turística.
En mayo de 2005, 22 personas murieron tras explosiones en la isla de Sulawesi, Menos de seis meses después, un ataque suicida en Bali mató a 20 personas.