Carrero Blanco dibunuh pada 20 Disember 1973 di Madrid dalam suatu pengeboman kereta oleh empat orang anggota radikal Euskadi Ta Askatasuna ketika beliau kembali daripada suatu misa di Gereja San Francisco de Borja di Calle de Serrano. Kejadian tersebut merupakan antara yang tergempar sepanjang adanya rejim Franco.

Salah satu pelaku peneboman tersebut dibunuh dalam suatu serangan balas oleh sebuah pasukan pro-Falange di selatan Perancis pada 21 Disember 1978.