El 21 de agosto de 1940, ocultando una piqueta bajo su impermeable, el asesino Ramón Mercader logró acceder a la oficina de Trotsky y, mientras conversaban, se la clavó en la cabeza. Los guardias lo detuvieron, pero ya había logrado infligirle una herida mortal. El día siguiente, a las 19.30, el viejo líder murió.
Aunque sus seguidores en México eran muy pocos, en su entierro, según los diarios mexicanos del 23 de agosto, las fotos y las filmaciones de la época entre 250.000 y 300.000 personas desfilaron frente al féretro.
Desde entonces sus restos descansan en una sencilla tumba en el jardín de la casa de Coyoacán, donde el agente de Stalin lo asesinó, y fue convertida en museo.