Karlov foi assassinado no dia 19 de dezembro, enquanto realizava um discurso, por ocasião da abertura de uma exposição de fotos. Segundo as autoridades turcas, o ataque foi realizado pelo policial Mevlut Mert Altintas, que foi eliminado pelas forças de segurança. O ministério das Relações Exteriores da Rússia classificou a tragédia de atentado terrorista.
Segundo Anadolu, durante a investigação do assassinato, os policiais descobriram que as informações sobre as atividades do diplomata russo estavam sendo acessadas através o computador do ex-vizinho de quarto do assassino, desde outubro de 2016.
Os especialistas, após analisar os dados do computador, determinaram que, em outubro, o usuário procurou o nome do diplomata em diversas ocasiões, bem como visualizou vídeos com a participação de Karlov.
Os investigadores estão tentando apurar os contatos de Altintas.
Dez pessoas já foram detidas no âmbito das investigações do assassinato do embaixador da Rússia.