Fortuyn murhattiin 6. toukokuuta 2002 54-vuotiaana.
Hänet ammuttiin Hilversumissa, Pohjois-Hollannissa, Volkert van der Graafin ampumalla. Hyökkäys tapahtui parkkipaikalla radiostudioon, jossa Fortuyn oli juuri antanut haastattelun. Tämä tapahtui yhdeksän päivää ennen vaaleja, joihin hän oli ehdolla. Hyökkääjää ajoi takaa Hans Smolders, Fortuynin kuljettaja, ja poliisi pidätti hänet pian sen jälkeen, kun hänellä oli yhä ase mukanaan. Kuukausia myöhemmin Van der Graaf tunnusti oikeudessa ensimmäisen merkittävän poliittisen salamurhan Alankomaissa vuodesta 1672 (lukuun ottamatta toista maailmansotaa), ja 15. huhtikuuta 2003 hänet tuomittiin Fortuynin salamurhasta ja tuomittiin 18 vuodeksi vankeuteen. Hänet vapautettiin ehdonalaisesti toukokuussa 2014, kun hän oli istunut kaksi kolmasosaa tuomiostaan.