แต่ในคืนวันที่ 28 มิถุนายน 2525 ในช่วงเวลาใกล้ตี 1 หลังเสร็จสิ้นการแสดงตามปกติ ที่สนามโรงเรียนบ้านจำป่าหวาย อำเภอเมืองพะเยา จังหวัดพะเยา ระหว่างที่สุริยัน ส่องแสง กำลังเปลี่ยนเสื้อผ้าอยู่หลังเวทีใกล้กับรถบัสของวง โดยมีภรรยาดูแลอยู่ใกล้ๆ ระหว่างที่นักร้องชื่อดังถอดเสื้อนอกกับโบว์หูกระต่ายส่งให้ภรรยา ก็มีคนร้ายบุกเข้ามายิง 1 นัด ทำให้สุริยัน ส่องแสง ล้มฟุบลงทันที ในระหว่างนั้นหางเครื่องหนุ่มอีกคนพยายามกระโดดหมายปัดกระบอกปืนแบบไม่กลัวตาย แต่มือปืนก็ปัดร่างหางเครื่องหนุ่มจนกระเด็นไป ก่อนจะยิงไปที่สุริยัน ส่องแสง อีก 3 นัดซ้อน ซึ่งเข้าเป้าทุกนัด ก่อนที่คนร้ายจะหลบหนีไป

ลูกวงพากันนำร่างของหัวหน้าวง ส่งโรงพยาบาลพะเยาที่อยู่ห่างจุดเกิดเหตุแค่ 7 – 8 กิโลเมตร แต่นักร้องหนุ่มก็เสียชีวิตที่โรงพยาบาลแห่งนั้น

ศพของสุริยัน ส่องแสง ถูกนำมาบำเพ็ญกุศลและฌาปนกิจเมื่อ 30 มิถุนายน 2525 ที่วัดท่าพระ บางกอกใหญ่

หลังเกิดเหตุ หนังสือพิมพ์บางฉบับลงข่าวว่า ครูชลธี ธารทอง พัวพันกับเรื่องนี้ด้วยเพราะหึงหวงน้องภรรยา แต่ต่อมามีการลงแก้ข่าวให้ ครูชลธี ธารทอง บอกว่า สาเหตุของการลอบสังหารสุริยัน ส่องแสง น่าจะเป็นเรื่องของผู้มีอิทธิพลในวงการลูกทุ่ง ที่ตัวเองก็เคยเจอมาบ้างเหมือนกัน และจนถึงปัจจุบัน ปริศนาในเรื่องการฆาตกรรมสุริยัน ส่องแสง ก็ยังคงเป็นปริศนาดำมืดอยู่ต่อไป