Na manhã do dia 8 de dezembro de 1980, a fotógrafa Annie Leibovitz foi ao apartamento de John e Yoko, no célebre edifício Dakota, na frente do Central Park, no Upper West Side de Nova York, para fazer uma sessão de fotos encomendada pela revista Rolling Stone. Um dos cliques feitos por Leibovitz é uma das imagens mais famosas do casal, com John nu, em posição fetal, deitado na cama, abraçado a Yoko. John saiu para dar uma entrevista a uma rede de rádio, e depois os dois foram ao estúdio trabalhar na mixagem da música Walking on Thin Ice. Na saída, um grupo de fãs aguardava John para conseguir autógrafos. Entre eles estava Mark David Chapman. Em outubro Chapman, natural do Havaí, já havia ido a Nova York para tentar matar Lennon, mas desistiu. Desta vez, ele silenciosamente estendeu uma cópia de Double Fantasy para John autografar. Ele assinou e perguntou se isso era tudo que Chapman queria.
Chapman ficou parado próximo ao prédio por horas, até John voltar do estúdio. Yoko entrou primeiro no prédio. Chapman se aproximou e deu cinco tiros a queima-roupa em John, pelas costas, com um revóver calibre 38. Quatro tiros atingiram John, e um deles perfurou a aorta, provocando uma hemorragia fatal. Segundo o testemunho do porteiro do prédio, John murmurou “fui baleado”, antes de perder a consciência. O porteiro tirou a arma de Chapman e gritou: “você sabe o que fez?”. O assassino respondeu: “sim, eu matei John Lennon”, e se sentou na calçada para esperar a polícia, sendo preso em flagrante. Lennon foi levado para o hospital mas chegou sem pulsação e sem respirar, sendo declarado morto, às 23h15.