Убийство произошло 19 ноября 2009 года в самом храме, когда злоумышленник в маске произвел четыре выстрела в Сысоева и регента Владимира Стрельбицкого. Сысоев скончался по дороге в больницу от полученных травм.
1 декабря 2009 года в Махачкале (Дагестан) был ликвидирован подозреваемый, который оказал вооруженное сопротивление при остановке его автомобиля сотрудниками ГИБДД и был убит на месте. При обыске у него нашли паспорт на имя Бексултана Карыбекова, родившегося в 1987 году, который являлся гражданином Кыргызстана, а также модифицированный пневматический пистолет, переделанный для стрельбы боевыми патронами калибра 9 мм. Следствие утверждает, что именно из этого оружия был застрелен священник.
Организация «Информационно-аналитический отдел штаба вооружённых сил вилайята Ингушетия имарата Кавказ» взяла на себя ответственность за убийство, заявив, что оно было совершено одним из их членов за «порочение ислама».
Дочь священника выражает недовольство по поводу того, что следствие проводилось с нарушениями уголовно-процессуального законодательства. В связи с этим председатель Следственного комитета РФ Александр Бастрыкин поручил руководителю Главного следственного управления по Москве, Беляеву, предоставить отчет о результатах расследования, а также о принятых процессуальных решениях и о выводах, изложенных в публикации. Это поручение будет находиться под контролем центрального аппарата ведомства.
