นายคาร์ลอฟถูกลอบยิงขณะกำลังกล่าวสุนทรพจน์ในงานเปิดนิทรรศการภาพถ่ายในกรุงอังการา เมืองหลวงของตุรกีเมื่อคืนวันที่ 19 ธ.ค.2559 ผู้ก่อเหตุคือนายเมฟลุต อัลตินตาส ตำรวจปราบจลาจลของตุรกีวัย 22 ปี ซึ่งถูกวิสามัญฆาตกรรมหลังก่อเหตุสะเทือนขวัญ
ล่าสุด ศพของนายคาร์ลอฟถูกส่งกลับกรุงมอสโก ประเทศรัสเซียทางเครื่องบินโดยมีนายเซอร์เก ลาฟรอฟ รัฐมนตรีต่างประเทศรัสเซียและนาง มารินา คาร์โลวา ภริยานายคาร์ลอฟ เดินทางมาทำพิธีรับศพที่สนามบิน ท่ามกลางบรรยากาศที่เต็มไปด้วยความโศกเศร้า
ขณะที่ทีมเจ้าหน้าที่สืบสวนของรัสเซียเดินทางมาถึงกรุงอังการาแล้วเพื่อร่วมสอบสวนเหตุลอบสังหารในครั้งนี้ร่วมกับเจ้าหน้าที่ของตุรกี
มีรายงานว่าตำรวจตุรกีควบคุมตัวบุคคล 6 คน ที่มีส่วนเกี่ยวพันกับนายเมฟลุต เมิร์ท อัลตินตาส ตำรวจสังกัดหน่วยปราบจลาจลซึ่งเป็นผู้ลั่นไกปืนสังหารนายคาร์ลอฟ โดยผู้ที่ถูกจับกุมรวมทั้ง พ่อ แม่ น้องสาวและลุงของนายอัลตินตาส
แม้ว่าจากการสืบสวนยังไม่พบว่านายอัลตินตาสมีความเกี่ยวข้องกับกลุ่มก่อการร้ายใดๆ แต่นายเมฟเลิต ชาวูโชลู รัฐมนตรีต่างประเทศตุรกี เชื่อว่ากลุ่มเคลื่อนไหวของนายเฟตุลเลาะห์ กูเลน นักการศาสนาชาวตุรกีผู้ทรงอิทธิพลที่ลี้ภัยอยู่ในสหรัฐฯ ซึ่งอยู่เบื้องหลังการรัฐประหารที่ล้มเหลวในตุรกีเมื่อเดือนกรกฎาคม 2559 เป็นผู้บงการ
ด้านประธานาธิบดีวลาดิเมียร์ ปูติน ผู้นำรัสเซียมีคำสั่งให้หน่วยสืบราชการลับเพิ่มมาตรการรักษาความปลอดภัยให้กับเจ้าหน้าที่ของรัสเซียทั้งในและต่างประเทศ
ส่วนข้อตกลงหยุดยิงในซีเรียที่หลายฝ่ายกังวลว่าอาจได้รับผลกระทบจากเหตุสังหารนายคาร์ลอฟนั้น รัฐมนตรีต่างประเทศตุรกี รัสเซียและอิหร่านยังคงเดินหน้าการประชุม 3 ฝ่ายในกรุงมอสโกและเห็นพ้องร่วมกันว่าจะขยายขอบเขตการบังคับใช้ข้อตกลงหยุดยิงในซีเรีย
ทางด้าน ผศ.วันวิชิต บุญโปร่ง อาจารย์ประจำคณะรัฐศาสตร์ มหาวิทยาลัยรังสิต มองว่า การสังหารเอกอัครราชทูตรัสเซียประจำตุรกีไม่น่าจะส่งผลกระทบต่อข้อตกลงหยุดยิงในซีเรียแต่อาจทำให้เกิดข้อตกลงเพื่อคุ้มครองความปลอดภัยของชาวรัสเซียในตุรกี นอกจากนี้ การก่อเหตุอย่างอุกอาจโดยฝีมือของตำรวจปราบจลาจลชาวตุรกีทำให้ทุกประเทศต้องหันมาทบทวนมาตรการรักษาความปลอดภัยผู้นำประเทศและเจ้าหน้าที่ระดับสูงของรัฐบาลมากขึ้นอีกด้วย