卡尔洛夫2016年12月19日在安卡拉一个摄影展开幕式上演讲时被枪杀。据土政府发布消息称，警察梅夫吕特·梅尔特·阿尔滕塔什实施了袭击，其被安全人员击毙。卡尔洛夫被追授“俄罗斯英雄”称号。
此前，土耳其拘捕了5名涉嫌参与谋杀卡尔洛夫的嫌疑人，其中3名是一名前警察、Guru Medya出版集团负责人海勒丁·埃登巴什和摄影展主办者穆斯塔法•铁木尔•奥兹坎。
据该报消息人士信息，这名被捕者是反对派伊斯兰传教士法图拉∙葛兰组织（FETO）成员，并且可能在组织谋杀俄罗斯大使上起了重要作用。据悉，由于与FETO组织有关，他已被政府部门解雇，他被拘留了一段时间，但最后被释放了。