宋教仁搭火车赴北京，他和送行的人们于3月20日晚10时许抵达沪宁车站，这时车站上已有专为议员使用的接待室，他们就在接待室中休息。10点40分吴仲华来告，请宋上车，吴仲华先行，依次是拓鲁生、黄兴、陈劲宣、宋教仁、廖仲恺等，鱼贯而行。走至车站入口的剪票处，宋刚伸手去取收票员剪过的车票，突然一声枪响，宋就用手摸着他的腰，大叫说：“我中枪了，有刺客。”说时迟，那时快，只见一个穿黑呢军装的矮汉子，从人群中不顾一切地窜逃。
在枪响前，另有一批送行的人是于右任等，还在议员接待室中谈话，转过头来不见了宋、黄等人，乃匆匆赶出来 ，拟入月台，正行进间就听到了枪声，乃跑步至入口处，恰巧遇到宋中了枪，一手摸着右腰，一手扶着黄兴。于右任这时非常镇定地说：“现在一方面要追捕凶手，一方面赶快送入医院，我去找车子。”他乃跑到车站外的停车场，找到了一辆汽车，把宋扶上汽车。一方面令留下的送行人赶快报警追凶，这边则令司机开快车送至靶子路沪宁铁路医院。
宋这时神志还很清楚，他用手把于右任的头拉到胸口，喘息地说：“我痛得很，恐怕活不下去了，现在有三件事奉托：（一）所有在南京、北京和东京存的书，全部捐入南京图书馆；（二）我家很穷，老母尚在，我死后请各位替我照料；（三）请各位继续奋斗救国，勿以我为念放弃责任。”
黄兴、于右任等把宋教仁送至铁路医院，就要求医院医师会诊急救，院方乃请格尔本医师和比林哈斯医生共同诊视，认为伤势很重，必须开刀才能有望。为了争取时间，遂在12时30分送入手术室开刀，用钳子从小腹取出子弹，发现子弹有毒，虽然流血不多，可是却十分痛苦，呻吟辗转，凄苦之情，惨不忍睹。午夜2时，院方再集外科医生五人第二次开刀，把肠缝补涤洗，取出食物及污血，然后合口，几度昏厥，不过神智还算清楚，反复地说：“我为了调合南北，费尽若心，可是造谣者和一般人民不知原委，每多误解，我真死不瞑目。”
宋在病榻上曾托黄兴代拟一电，向袁世凯报告遇刺经过，3月22日清晨，宋病势恶化，双手发冷，目睛仰翻，嘴里说：“我们要集中全国力量一致对外。”延至早上4点钟，已不能言语，只以黯淡的眼睛环顾四周，作依依不舍状。黄兴、于右任、陈其美、范鹤仙等均围侍病榻旁。黄在宋耳旁大声地说：“钝初，我们会照料你的一切，你放心去吧！”宋用力睁开眼睛，眼中泛起了泪珠，慢慢慢慢地断了气。黄兴、于右任等伏尸恸哭。陈其美捶胸跌足说：“不甘心，此事真不甘心！”
这位伟大的革命家，卓越的政论家，一代英豪，就这样与世长辞，他这时只有33岁，高才英年，如日中天，做梦也没有想到会这样不明不白地遭了暗杀。
宋教仁断气是在3月22日午前4时，于23日午后3时大殓，陈其美亲自替亡友去买棺材，化了200银元，同时请了相馆的人来给宋遗体拍照。拍照时黄兴主张让宋衣冠整齐，以符生平的光明正大，范鹤仙则认为宋氏遭此惨祸，不可不留一历史性的照片，必须把赤身伤痕也摄出来，于是拍了两张照片，一张摄赤身的，一张摄正冠礼服。
