เมื่อวันที่ 28 มิถุนายน พ.ศ. 2457 นายพลออสการ์ โพทิโอเร็ค ผู้ว่าการรัฐบอสเนียและเฮอร์เซโกวีนา ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของจักรวรรดิออสเตรีย-ฮังการี ได้เชิญอาร์ชดยุกฟรันซ์ เฟอณืดินานด์ และดัชเชสโซฟีมาทอดพระเนตรกองทัพของบอสเนีย โดยอาร์ชดยุกฟรันซ์ แฟร์ดีนันท์ ทรงทราบดีว่า การเสด็จพระราชดำเนินเยือนบอสเนียครั้งนี้จะมีอันตรายอย่างใหญ่หลวง เพราะเนื่องจากชาวบอสเนียไม่อยากอยู่ในการปกครองของออสเตรีย โดยอยากจะเข้าร่วมกับกลุ่มสหภาพของเซอร์เบีย

โดยปกติแล้ว โซฟีมักจะไม่มีโอกาสได้ปฏิบัติพระกรณียกิจร่วมกับพระสวามี เนื่องจากมีข้อแม้ว่า เมื่ออภิเษกสมรสแล้ว จะไม่มีโอกาสได้ปฏิบัติพระกรณียกิจพร้อมกับพระสวามี ถึงแม้จะมีศักดิ์เป็นถึงพระชายาขององค์รัชทายาทก็ตาม แต่การเสด็จพระราชดำเนินเยือนบอสเนียครั้งนี้ พระสวามีมีพระบรมราชานุญาตให้พระชายาเสด็จตามไปด้วย ทำให้พระนางปลาบปลื้มในตัวพระสวามีเป็นอย่างมาก ถึงแม้ว่าจะมีเสียงคัดค้านจากพระบรมวงศานุวงศ์ก็ตาม

ขณะที่ทั้ง 2 พระองค์เสด็จเยือนอยู่นั้น ได้มีประชาชนชาวบอสเนียได้ออกมารอรับเสด็จเพื่อชื่นชมพระบารมีของทั้ง 2 พระองค์ จนเมื่อเวลา 10 นาฬิกา 10 นาที ขณะที่ขบวนรถพระที่นั่งกำลังเคลื่อนตัวมาจากสถานีตำรวจซึ่งเป็นจุดศูนย์กลางของบอสเนีย ได้มีผู้ขว้างระเบิด 2 ลูก ปามายังขวนรถพระที่นั่ง ระเบิดได้ลอยผ่านรถพระที่นั่งของทั้ง 2 พระองค์ไป แล้วเกิดระเบิดขึ้นด้านหลังรถพระที่นั่ง เป็นเหตุให้ทหาราชองครักษ์ได้รับบาดเจ็บ 2 นาย รวมทั้งประชาชนจำนวนหนึ่ง จากนั้น ขบวนรถพระที่นั่งได้เคลื่อนตัวมาถึงศาลากลางซาราเยโว อาร์ชดยุกฟรันซ์ แฟร์ดีนันท์ ได้ทรงถามถึงเหยื่อผู้ประสบภัยจากระเบิดเมื่อสักครู่ โดยพระองค์จะเสด็จพระราชดำเนินเยี่ยมเหยื่อผู้ร้ายจากเหตุระเบิดเมื่อสักครู่ ราชเลขาของอาร์ชดยุก บารอนมอร์ซี่ ได้ให้คำแนะนำอาร์ชดยุกฟรันซ์ แฟร์ดีนันท์ ว่าไม่ควรเสด็จพระราชดำเนินตอนนี้ เนื่องจากมีเหตุอันตรายมาก แต่ผู้ว่าการบอสเนียได้โต้ค้าน โดยถามว่า "ท่านคิดว่าซาราเยโวเต็มไปด้วยพวกอาชญากรงั้นหรือ?" แต่ถึงอย่างไรก็ตาม อาร์ชดยุกฟรันซ์ แฟร์ดีนันท์ ทรงตัดสินใจแล้วว่า จะเสด็จเยี่ยมผู้เคราะห์ร้ายที่โรงพยาบาล ส่วนดัชเชสโซฟี บารอนมอร์ซี่ได้แนะนำให้รอพระสวามีในศาลากลาง แต่พระองค์ทรงค้านว่า "ชั้นจะไม่ทิ้งอาร์ชดยุกตราบใดที่เขายังคงจะไปเยี่ยมประชาชน" ดังนั้น พระองค์จึงเสด็จพระดำเนินตามพระสวามีไป...

ขณะที่ขบวนรถพระที่นั่งกำลังเคลื่อนตัวเข้าสู่โรงพยาบาลซาราเยโวนั้น ผู้ว่าการบอสเนียได้เห็นว่าขบวนรถได้ไปผิดทาง แทนที่จะตรงไปยังสะพานหินแอ๊ปเปิ้ล และสะพานละตินเพื่อเข้าสู่โรงพยาบาล แต่ขวบนรถได้เคลื่อนตัวเข้าสู่ถนนฟรันซ์ โยเซฟ ขบวนรถได้หยุดชะวักเพื่อเตรียมถอยรถเข้าสู่ถนนหลักอีกครั้ง แต่ในขณะที่ขบวนรถได้กำลังเข้าสู่ถนนหลักนั้น มี 1 ในสมาชิกกลุ่มลอบปลงพระชนม์จากเซอร์เบียคนหนึ่งได้เห็นทั้ง 2 พระองค์กำลังนั่งอยู่ในราชรถ ชายนักลอบสังหารได้ทีจึงเล็งปืนยิงหลายนัดไปที่ทั้ง 2 พระองค์ทันที โดยยิงเข้าไปที่ทั้ง 2 พระองค์หลายนัดด้วยกัน เป็นเหตุให้อาร์ชดยุกฟรันซ์ แฟร์ดีนันท์ และดัชเชสโซฟีสิ้นพระชนม์ในรถพระที่นั่งทันที

พระศพของทั้ง 2 พระองค์ได้ถูกเคลื่อนนำจากบอสเนีย มายังกรุงเวียนนา เพื่อทำพิธีพระศพตามโบราณราชประเพณี พระศพอาร์ชดยุกฟรันซ์ แฟร์ดีนันท์ และดัชเชสโซฟีถูกฝังไว้ที่ปราสาทอาร์ทสเต็ทเท็น ซึ่งเป็นพระราชฐานของราชสกุลโฮเอินแบร์ค

หลังจากการสิ้นพระชนม์ของทั้ง 2 พระองค์เป็นเหตุให้จักรวรรดิออสเตรีย-ฮังการี ประกาศสงครามกับราชอาณาจักรเซอร์เบีย เป็นเหตุให้เกิดสงครามโลกครั้งที่ 1ทันที