Sgorbati ammuttiin 17. syyskuuta 2006 lastensairaalan ulkopuolella, kun hän oli lopettanut opettamisen ja ylitti tietä meneäkseen sisarten asuntoon, jossa kolme muuta nunnaa odotti lounasta hänen kanssaan. Hänen vartijansa ja kuljettajansa Mohamed Osman Mahamud (neljän lapsen isä) kuoli myös. Hyökkäyksen uskotaan olleen vastaus kiistanalaisiin kommentteihin, joita paavi Benedictus XVI oli tehnyt Regensburgin luennossaan.
, vaikka tätä ei ole koskaan vahvistettu tai perusteltu. Hänen kuolemansa tapahtui juuri sen jälkeen, kun 15. syyskuuta ääriliikkeinen pappi Sheikh Abubakar Hassan Malin sanoi rukoilijoilleen moskeijassaan, että heidän tulisi metsästää ja tappaa kaikki ne, jotka loukkaavat profeetta Muhammedia. Useat humanitaariset työntekijät ja kristityt vapaaehtoiset kuolivat tuolloin. Kaksi ampujaa tuli taksista ja kioskeista ja ampui häntä selkään kolme tai neljä kertaa sen jälkeen, kun ensimmäinen luoti osui hänen reiteensä. Hänen vartijansa suojeli häntä ja ammuttiin, kun hän avasi tulen hyökkääjiä vastaan. Yksi luoti oli osunut hänen selkäänsä ja katkaissut valtimoon, mikä aiheutti voimakkaan ja välitöntä verenvuotoa. Sgorbati vietiin kiireesti SOS-sairaalaan, mutta kuoli myöhemmin leikkauspöydällä. Hänen viimeiset sanansa olivat "Annan anteeksi, annan anteeksi, annan anteeksi", - jotka hän kuiskasi sisar Marzia Feurralle. Kello 15.00 kone saapui viemään hänen jäännöksensä Nairobissa, jossa se saapui klo 21.00; hänen jäännöksensä vietiin Lee-hautauskeskukseen.