民国2年3月20日，宋教仁自上海动身赴北京。这时全国各省正式的参众两院议员已选出，纷纷北上，宋以国民党代理党魁身份，选举后变成了国会中多数党的领袖，如果按照形势，他必然成为责任内阁的阁揆。
袁世凯对待政敌有两项法宝：一是收买，或给予金钱，或授与高官厚爵；二是暗杀，如果政敌不被收买，则暗杀之以除后患。当宋教仁漫游全国，四处讲演抨击时政，袁欲以金钱贿买之，乃令人付给宋一本支票，可以自由签发支票，绝不退票。但宋是条硬汉，又是一代伟大政治家，当然不为所动，严正地予以拒绝。这使袁对宋更加顾忌，袁透过第三者向宋表示，只要宋不坚持责任内阁制，袁便提名他为内阁总理，袁对“责任内阁”有一种先天的排斥性。原来他在宣统年间养疴洹上时，武昌爆发了革命，清廷被迫起用他为湖广总督，他乃提出组织责任内阁作为出山的主要条件，这不过是一年多前的事情，他就是借责任内阁迫使清廷让国的。现在他做了总统，遂把责任内阁制度当做了洪水猛兽，宋口口声声不离责任内阁，劝他、收买他、威胁他都没有用，这怎不让老袁对这位湖南硬汉下毒手呢！
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：“北京袁大总统鉴：仁本夜乘沪宁车赴京敬谒钧座，十时四十五分在车站突被奸人自背后施枪，弹由腰上部入腹下部，势必至死。窃思仁自受教以来，即束身自爱，虽寡过之未获，从未结怨于私人。清政不良，起任改革，亦重人道，守公理，不敢有一毫权利之见存。今国本未固，民福不增，遽尔撒手，死有余恨。伏冀大总统开诚心布公道，竭力保障民权，俾国家得确定不拔之宪法，则虽死之日，犹生之年。临死哀言，尚祈鉴纳。宋教仁。哿。”
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。
他的伟大在于他临到死亡关头还没有抛弃要感化袁世凯的伟大幻想，他希望袁能为他的临死赠言所感动，能够化伪为诚，化私为公，化蹂躏民权为保障民权，化弁髦法律为尊重法律。
他死前并不知道谁是杀害他的凶手，但他自知没有仇人，只有政敌，他想不到政治斗争要出以暗杀，他怎会想到主使杀他的人竟是袁世凯呢！
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，花了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。
宋被刺殉难后，国民党上海交通部发布通告说：“本党代理理事长宋先生之丧，各党员缠黑纱志哀。”
孙中山前于2月21日赴日本考察铁路政策，正在长崎，听到宋教仁被刺身死，极为悲悼，即由长崎致电北京国民党本部和上海国民党交通部，令党人合力查出宋氏被刺的真实原委，以谋昭雪。
北京方面听到宋氏被刺，也极感震动，尤以国民党总部丧失了实际的领导人，既哀悼又激愤，纷纷去电上海询问真相。黄兴乃于22日致电北京《民主报》主持人仇蕴存，说明宋氏被刺遇难经过，请刊诸报端，宣示中外，电文如下：
“北京《民主报》仇蕴存兄：叠接都中诸友来电殷殷垂问宋钝初先生受伤情形，刻值治丧忙迫，未及一一拟答，殊深歉仄。特详述于下，请登诸报端，以慰哀感。钝兄于念夜十时四十五分由沪赴京，在车站被奸人由背后施枪，弹由右脊腰上部掠肾脏穿大肠直透下腹皮停止，当即送入附近铁道医院医治。此时钝兄伤虽重而精神如常，然自知必死，即口授致大总统电文，并述对将来之政见，一一告别同志，绝不提及家事，惟云老母年高，不可使知变状。十二时卅分即将子弹取出，念一日午后二时，复集医士五人剖治，又将肠伤缝补涤尽，遗出食物及污血，仍合其口此后神人不谅，死不瞑目矣，竟尔绝命。呜呼！当此国势飘摇之际，而有如此奸徒，不顾大局，戕贼人道，行此暗杀手段，痛何如之，诸君当亦同声一哭也。凶徒正在密探，尚未缉获，谨此讣闻。”
袁世凯在北京作成毫不知情状，他于21日得知宋被刺消息，表示非常意外，即发一电云：
“上海宋钝初先生鉴：阅路透电，惊闻执事为暴徒所伤，正深骇绝。顷接哿电，方得其详。民国建设，人才至难，执事学识冠时，为世推重，凡稍有知识者，无不加以爱护，岂意众目昭彰之地，竟有凶人，敢行暗杀，人心险恶，法纪何存？惟祈天相吉人，调治平复，幸勿作衰败之语，徒长悲观。除电饬江苏都督、民政长、上海交涉使、县知事、沪宁铁路总办，重悬赏格，限期缉获凶犯外，合先慰问。”
22日午后4时，袁方午睡初起，秘书等奔告宋去世消息，袁还愕然说：“有这等事吗？快拿电报来。”秘书捧了束电报来，是陈贻范一电，黄克强一电，江孔殷一电。袁做出极惋惜的样子说：“这怎么好呢？国民党失去了宋纯初，少了一个明白事理的首脑，以后越难讲话了。”这时他还命秘书草拟电报，草拟优恤命令，处理宋身后事，他假惺惺地想借这些来冲淡宋的惨死，他的慰问电云：
“宋君竟尔溘逝，曷胜浩叹！目前紧要关键，惟有重悬赏格，迅缉真凶，彻底根究。宋君才识卓越，服务民国，功绩尤多，知与不知，皆为悲痛。所有身后事宜，望即会同钟文耀（即沪宁铁路总办）妥为料理。其治丧费用，应即作正当开销，以彰崇报。”
他以为这次宋被刺事件是天衣无缝，永不会被人所知。他捻髯微笑，认为又轻轻易易地去了一个政敌，可是表面上却装出一个“坏我栋梁”的样子，并且下了一道缉凶命令，有“暗杀之风，尤乖人道”云云。
宋教仁遇刺殉难，使已经是风雨欲来的时局，变成了大雷暴雨，也是刚满15个月的中华民国一件最耸人听闻、触目惊心的事。
对于宋为何被刺？何人所刺？各有说法，言人人殊。于是谣言不胫出走，大多数人尤其是国民党方面，均认为是袁世凯，可是北洋方面则散播空气说宋被刺是国民党内讧，自相残杀。
宋的政见和孙中山，和黄兴，和国民党内一部分人相左是事实。如南京临时政府时代，宋坚主责任内阁，其他人均反对，后来定都南北之争，宋亦是主张定都北京，与孙、黄定都南京意见不同。国民党的组成，宋的策划和贡献最大，因而成为实际的领导人，一部分革命党和同盟会中人对宋也颇不满，这些都是事实，当国民党组成后，外间谣言甚炽，宋教仁曾于民国元年9月16日发表一封致各报的公开信：
“连日各报载国民党事诸多失当，甚且如《民视报》等谓孙中山先生辞理事职出于鄙人之排斥，《新纪元报》等谓孙、黄有冲突，皆不胜骇异。此次国民党之合并成立，全出于孙、黄二公之发意，鄙人等不过执行之，故党员无论新旧，对于孙、黄二公皆非常爱戴。此次选举理事，孙先生得票最多，惟孙先生此后欲脱离政界专从事于社会事业，故不欲任事，曾经辞职，已由鄙人与各理事再三挽留，始允不辞，现已推为理事长。鄙人与孙先生从事革命几及十年，何至有意见之争，且国民党新立，正赖有功高望重如孙先生者为之主持，亦何至有内讧之原因耶？至于黄克强先生与孙中山先生同为吾党泰斗，关系之亲切，天下皆知，此次北来调和南北意见，主持大计，两公无丝毫之歧异，更何至有冲突之事，如各报所云云乎。方今时事艰难，非有强大真正之政党作中流之砥柱，何能挽回危局。而强大真正之政党，尤非社会扶持，各党互相奖勉不能成立。关于政见，各党即互有不同，然总不宜猜忌离间，日望敌党之不发达。吾人改组国民党时宣言政党宜二大对峙，希望自党发达，同时并希望反对党亦发达，能至旗鼓相当而后已。诚以政党须有道德，其态度固应如是也。作此等谣言之各报，属于何党固不必辨，鄙人总深盼其守政党道德，不再事无谓之猜忌与离间，平心静气以评论国家事，扶持各党，使渐臻于健全之发达，庶几各党乃得日即稳固，从容研究。其在议院有正当之主张，不事喧嚣。其对政府有适当之监督方法，以促成强固有政策负责任之内阁。是岂非国家之大幸事乎，区区之心乞鉴谅之！宋教仁顿首。”
从宋的这封公开信看出谣言攻势的可怕，因为当宋被害后，就有一种流言，说宋是国民党巨头所害，甚且指称是陈其美的杰作。这当然是袁系的人企图用混乱的谣言，转移社会目标的阴谋。
宋教仁遗体由国民党同志卜葬于江湾，出殡时由吴铁城等乘马前导，极尽哀荣，国民党上海交通部并订于4月13日在张园举行盛大的追悼大会，由陈其美主祭，居正赞礼，汪洋读祭文，黄兴因病未参加。大会首由陈其美报告开会追悼宋教仁之深长意义，继由居正、徐天复、吴永珊、于右任、沈缦云等发表悼词，极尽哀思。
孙中山有一副极沉痛的挽联：
作民权保障，谁非后死者？
为宪政流血，公真第一人！
黄兴的挽联非常迫真：
前年杀吴禄贞，去年杀张振武，今年又杀宋教仁；
你说是应桂馨，他说是洪述祖，我说确是袁世凯。
龙阳才子易实甫的挽联，另饶意境：
卿不死，孤不得安，自来造物忌才，比庸众忌才更甚。
壮之时，戒之在斗，岂但先生可痛，恐世人可痛尤多。
宋的墓地在上海闸北，因为纪念他，所以就叫作宋园，墓前塑造了宋一座铜像，作支坐侧思状，下为石座，石座上有章太炎的阳篆“渔父”二字，于右任撰书刻铭：
“先生之死，天下惜之。先生之行，天下知之，吾又何纪，为直笔乎？直笔人戮。为曲笔乎？曲笔天诛。嗟嗟九泉之泪，天下之血，老友之笔，贼人之铁。勒之空山，期之良史，铭诸心肝，质诸天地。呜呼！”