Am 28. Februar 1986 wurde er nach 23 Uhr an Ecke Sveavägen/Tunnelgatan an der sich heute ein befindet in der Innenstadt von Stockholm im Alter von 58 Jahren ermordet. war mit seiner Frau Lisbet ohne Polizeischutz einem Kino-Besuch auf dem Heimweg als er nächster Nähe erschossen wurde. Obwohl er sehr in ein Krankenhaus gebracht wurde starb Palme kurz nach Mitternacht. Seine Frau erlitt leichte
Einem Passanten gelang es zunächst den zu verfolgen er verlor ihn jedoch. Der folgende Polizeieinsatz startete schleppend. Die beiden Patronen von Passanten gefunden. Angebliche RAF -Mitglieder bekannten sich zu der Tat die Rache am schwedischen Verhalten bei der Besetzung deutschen Botschaft in Schweden verübt worden sei. Polizei hielt diese Aussagen für unglaubwürdig.
Der vermeintliche Täter Christer Pettersson wurde des Mordes für schuldig gesprochen jedoch in Instanz freigesprochen weil die Ermittler bei der Gegenüberstellung der Witwe Palmes einen Tipp gegeben der auf Petterson hinwies.