Когда Рамон Меркадер явился в дом Троцкого 20 августа в 17:30, он утверждал, что написал статью о троцкистском движении и попросил Троцкого прочитать её. Несмотря на ясный солнечный день, Меркадер был одет в плащ, где спрятал альпеншток и кинжал. Троцкий пригласил Меркадера в свой кабинет.
Когда Троцкий углубился в чтение статьи, Меркадер воспользовался моментом и нанёс ему удар ледорубом. Лезвие проникло на семь сантиметров в затылок. Но даже при таком тяжёлом ранении Троцкий не умер мгновенно. Он издал страшный крик, повернулся и схватился за ледоруб, пытаясь защититься. Из-за этого крика Меркадер растерялся и не смог добить свою жертву заранее приготовленным ножом.
Охранники О. Шюслер и Ч. Каронель услышали крики и ворвались в кабинет. Они схватили Меркадера и начали избивать его. Чтобы обмануть присутствующих, Меркадер стал выкрикивать обвинения на французском языке: «Они заставили меня сделать это… Они держат в тюрьме мою мать. Они собираются убить её… Пожалуйста, убейте меня! Я хочу умереть!».
Согласно мемуарам Судоплатова, в это время около дома Троцкого находился автомобиль с Каридад Меркадер и Эйтингоном. Однако операция не прошла так гладко, как планировалось, и Каридад Меркадер только наблюдала, как её сына арестовывают. Того же дня вечером Каридад и Эйтингон спешно покинули Мексику, отправившись на Кубу.
Троцкий оставался в сознании, несмотря на серьёзные ранения, и приказал охранникам не убивать Меркадера-Морнара-Джексона, а попытаться выяснить, кто стоит за этой атакой. Позднее, в больнице, он утратил сознание.
Трагическая смерть Троцкого наступила 21 августа 1940 года в 7:25. После кремации его прах был похоронен во дворе дома в Койокане.
