Pada Jumaat malam Sabtu 28 Februari 1986, jam 23:21 waktu tempatan, Olof dan isterinya Lisbet Palme pulang dari menonton filem di panggung wayang jalan Sveavägen; seorang kelibat dipercayai menembaknya dari belakang pada jarak dekat, sedas tembakan lagi mengena ringan pada Lisbet. Kedua-dua mereka dibawa ke Hospital Sabbatsberg pada 00:06 - Lisbet terselamat dari kecederaannya, namun tifak pula Olof yang meninggal akibat luka dialami sebaik tiba di hospital.[2]

Khabar insiden ini menakutkan ramai orang di Sweden memandangkan pengganasan terhadap ahli politik tidak pernah begitu dialami mereka di Sweden, lagi-lagi dengan terkawalnya keselamatan di negara tersebut sehingga Olof dan Lisbet tidak diiringi pengawal. Pembunuhan ini menjadi terbiar tidak dapat diselesaikan kerana kurangnya bukti kukuh yang mmampu mengesahkan banyak , ha ini mewujudkan banyak teori konspirasi berkaitan kemungkinan pelaku dan motif pembunuhan ini

Ingvar Carlsson mengambil alih kepimpinan sebagai Perdana Menteri Sweden serta Parti Demokrat Sosial.[3]