Do zamachu doszło 2 marca 2011 roku w godzinach porannych w centrum Islamabadu. Bhatti jechał do pracy, wracając z domu swojej matki, kiedy jego samochód został zasypany gradem kul. Świadkowie zeznawali, że trzech napastników ostrzelali samochód najpierw z boku, a następnie z przodu, po czym odjechali białym samochodem marki Suzuki. Ranny kierowca natychmiast zabrał Bhattiego do szpitala, jednak ten zmarł zanim udzielono mu jakiejkolwiek pomocy medycznej. W trakcie ataku przy ministrze nie było żadnej ochrony. Terroryści z organizacji Tehrik-i-Taliban oświadczyli agencji BBC, że dokonali zamachu, ponieważ Bhatti był „znanym bluźniercą”. Chrześcijański minister zginął, ponieważ krytykował „Ustawę o bluźnierstwie”, podobnie jak jego partyjny kolega – gubernator Pendżabu Salman Taseer, który został zamordowany dwa miesiące wcześniej.
Dzień po zamordowaniu Bhattiego setki pakistańskich chrześcijan wyszło na ulice. Protestujący palili opony i domagali się sprawiedliwości, co było niespotykanym dotąd sposobem okazywania niezadowolenia społecznego przez chrześcijan w Pakistanie. Do dziś nie udało się ująć sprawców zamachu na Shabaza Batthiego. Zdania na temat tożsamości zabójców są podzielone.