Gdy Kennedy wraz ze współpracownikami przechodził wąskim korytarzem, zza maszyny do lodów wyskoczył Sirhan Sirhan, trzymając rewolwer Iver-Johnson Cadet i strzelił kilkukrotnie do Kennedy’ego. Pierwsza kula trafiła w głowę, za prawym uchem. Dwie kolejne trafiły w tylną część szyi i klatkę piersiową. Ostatnia kula chybiła celu, ocierając się o marynarkę. Oprócz Kennedy’ego rannych zostało pięć osób: wolontariusz Irwin Stroll, działaczka Demokratów Elizabeth Evans, dziennikarze William Weisel i Ira Goldstein oraz związkowiec Paul Schrade.
Śmierć senatora thumb|Grób Roberta Kennedy’ego na cmentarzu Arlington Natychmiast po strzałach wokół senatora zebrał się tłum ludzi i dziennikarzy. Kennedy był jeszcze przytomny i zdążył zapytać „Czy wszyscy są bezpieczni, są OK?”. Niedługo potem do rannego przyprowadzono jego żonę, Ethel, oraz sanitariuszy z noszami. Zaraz potem senator stracił przytomność i został przewieziony do szpitala Central Receiving Hospital. Lekarze daremnie wykonywali masaż serca i usiłowali go ocucić. By przeprowadzić skomplikowaną operację, przewieziono go do szpitala Good Samaritan. W wyniku trwającej niespełna 4 godziny operacji lekarze usunęli z głowy senatora kulę i odłamki kości, jednak nie udało im się uratować życia. Robert Kennedy zmarł następnego dnia po zamachu, 6 czerwca 1968 roku, o godzinie 01:44.