Karlov je ubijen 19. decembra tokom obraćanja na otvaranju foto-izložbe u Ankari. Prema saopštenju turskih vlasti, napadač je bio saradnik policije Mevlut Mert Altintaš, koga su likvidirale lokalne snage bezbednosti. Ministarstvo inostranih poslova Rusije kvalifikovalo je taj atentat kao teroristički napad. Istražni komitet Rusije pokrenuo je krivičnu istragu na osnovu člana „Akt međunarodnog terorizma“.
Saopšteno je da su četvorica od petorice uhapšenih bili saradnici Altintaša u organima Ministarstva unutrašnjih poslova Turske.
Prema informacijama tužilaštva, peti uhapšeni je aktivista organizacije opozicionog islamskog propovednika Fetulaha Gulena, koji je vrbovao pristalice organizacije među polaznicima policijske škole „Ruštu Unsala“ u Izmiru, koju je pohađao i Altintaš.
Prema navodima tužilaštva, reč je o Sulejmanu Ergenu. Ostali uhapšeni su Ilker Er, Abdulkadir Jagin, Erdogan Erdinčli i Zija Šehiotoglu. Oni su optuženi za pripadnost oružanoj terorističkoj organizaciji.
