วันที่ 12 มีนาคม 2553 ในขณะที่ พล.ต.อ.สมเพียร นั่งรถยนต์กระบะยี่ห้อโตโยต้าไฮลักซ์วีโก้ 4 ประตู สีน้ำตาล หมายเลขทะเบียน กข 9302 ยะลา พร้อมลูกน้อง 3 นาย และ อส.คนสนิท อีก 1 นาย คือ ร.ต.ท.กิตติศักดิ์ โรมา รอง สว.สส.สภ.บันนังสตา, ด.ต.โสภณ อินทรบวร และ ส.ต.ท.ระวิกรณ์ สังข์ศิริ และ อส.อับดุลอาซิ กาจะลากี ออกไปติดตามหาข่าวความเคลื่อนไหวของกลุ่มผู้ก่อความไม่สงบ หลังทราบข่าวว่า กลุ่มผู้ก่อความไม่สงบ ได้ออกมาเคลื่อนไหวในพื้นที่ เพื่อเตรียมก่อเหตุร้ายครั้งใหญ่ เมื่อขับรถยนต์มาถึงบริเวณที่เกิดเหตุ มีคนร้ายไม่ทราบกลุ่ม จำนวน 5-8 คน กดระเบิดที่ฝังไว้ และใช้อาวุธสงครามยิงเข้าใส่ จำนวนหลายชุด เกิดการปะทะกันประมาณ 10 นาที เมื่อกำลังเสริมเข้าไปกลุ่มคนร้ายได้ล่าถอยเข้าไปในป่า ทั้งหมดถูกลำเลียงทั้งทางรถยนต์ และทางเฮลิคอปเตอร์เป็นการด่วน แรงระเบิดและคมกระสุนส่งผลให้ พล.ต.อ.สมเพียร ทนพิษบาดแผลไม่ไหวเสียชีวิตที่ รพ.ศูนย์ยะลา สิริอายุ 59 ปี ส่วนลูกน้องคนสนิท 4 นาย บาดเจ็บสาหัส[17][16] ส่วน ด.ต.โสภณ อินทรบวร เสียชีวิตในเวลาต่อมา[18] และได้รับพระราชทานยศ พลตำรวจเอก และเครื่องราชอิสริยาภรณ์อันมีเกียรติยศยิ่งมงกุฎไทย ชั้นที่ 1 ประถมาภรณ์มงกุฎไทย เป็นกรณีพิเศษ[19]

ต่อมา เมื่อวันที่ 20 พฤษภาคม พ.ศ. 2554 เจ้าหน้าที่สามารถยิงคนที่ทำ พล.ต.อ.สมเพียร เสียชีวิตได้, เป็นแกนนำระดับสูงชื่อ มะแอ อภิบาลแบ ที่มีคดีอยู่ 28 คดี[20]