במשך כל אחר הצהריים מילאו אנשים את רצפת האולם שמעבר למעבר ואת היציעים, מתוך רצון לראות את הנשיא, גם אם לא עלה בידם לגשת אליו ולברכו. מקינלי הגיע בדיוק בשעה המתוכננת, סקר את הסידורים לקראת האירוע ופסע למקום שיועד לו, שם הוא עמד כשמילברן משמאלו וקורטליו מימינו. העוגב החל לנגן את המנון ארצות הברית כשהנשיא הורה לפתוח את הדלתות כדי לאפשר לקהל שהמתין כדי לברכו להיכנס. המשטרה אפשרה להם להיכנס והנשיא הכין את עצמו לבצע את "העבודה החביבה עליו". כפוליטיקאי מנוסה, הצליח מקינלי לעמוד בקצב של 50 לחיצות ידיים בדקה, כשהוא מקדים את אחיזת ידיהם כך שהם יעברו על פניו במהירות מבלי למחוץ את אצבעותיו. קורטליו הציץ כל רגע בשעון בחרדה. כשחלפו חמש דקות מתוך עשר הדקות שהוקצו, הוא סימן בידו לבבקוק לסגור את הדלתות. בראותו את קורטליו מסתכל בשעונו, התקדם בבקוק אל הדלתות. כשקבלת הפנים נמשכה, ניגן נגן העוגב יצירות מאת יוהאן סבסטיאן באך. תהלוכת האזרחים שלחצו את ידי נשיאם הופרעה כאשר מירטל לדג'ר בת ה-12 מספרינג ברוק, ניו יורק, שהייתה מלווה באמה, בקשה מהנשיא שייתן לה את פרח הציפורן האדום שהוא נהג תמיד לענוד על דש בגדו. הנשיא העניק לה את הפרח והמשיך לקבל את פני האזרחים ללא הסמל המסחרי של מראהו הנאה. סוכני השירות החשאי הביטו בחשד על גבר גבוה ושחרחר שנראה חסר מנוחה כאשר הוא צעד אל הנשיא, אך שחררו אנחת רווחה כאשר הוא לחץ את ידי מקינלי ללא שהתרחשה כל תקרית ופנה לכוון היציאה. הכלל הרגיל שכל אלו שניגשו אל הנשיא חייבים לעשות זאת כשכפות ידיהם פתוחות וריקות מכל חפץ, לא יושם, ככל הנראה בשל מזג האוויר החם, שכן כמה אנשים השתמשו במטפחות כדי לנגב את אגלי הזיעה ממצחיהם. האיש שצעד מאחורי אותו גבר גבוה ושחום אחז את ידיו בתוך מטפחת כאילו הוא היה פצוע. כאשר ראה אותו הנשיא, הוא הושיט אליו את ידו השמאלית במקום הימנית. בשעה 16:07, בעוד הנשיא לוחץ את ידו, ירה אותו אדם, ליאון צ'ולגוש, באקדחו, שהיה מוסתר במטפחת, שני כדורים בבטנו של הנשיא.
תוך כדי שהקהל התבונן במחזה בחרדה, ותוך כדי שהנשיא התנודד אל המדרגה שלפניו, התכונן צ'ולגוש לירות את הכדור השלישי. מי שמנע ממנו לעשות כן היה ג'יימס פרקר, אמריקאי ממוצא אפריקאי וספרדי מג'ורג'יה שעמד מאחורי צ'ולגוש בתור ללחוץ את ידו של הנשיא, הפיל את עצמו על הרוצח ותפס את האקדח. שבריר שנייה לאחר מכן עשו כן גם הבלש ממשטרת באפלו, ג'ון גירי, ואחד מחיילי התותחנים, פרנסיס או'בריאן. צ'ולגוש נעלם מתחת לערימה של גברים, חלקם חובטים בו בקתות רוביהם. בתוך ההמולה שמעו אותו אומר: "מילאתי את חובתי". מקינלי התנודד לאחור ולימין, אך קורטליו, מילברן והבלש גירי מנעו ממנו ליפול. הם הובילו אותו אל כיסא. הנשיא ניסה לשכנע את קורטליו שהוא לא נפצע קשה, אך כשהוא ניסה לחשוף את הפצע ניכר היה שהדימום קשה. בראותו את מטר האגרופים ניחת על צ'ולגוש, הורה מקינלי לאנשים לחדול. צ'ולגוש הובל משם, אך לא לפני שהסוכן פוסטר ערך עליו חיפוש. כאשר הפנה צ'ולגוש את מבטו אל הנשיא בזמן שנערך עליו החיפוש, הפיל אותו פוסטר לרצפה במכה אחת.
לאחר שהפסיק את מטר האגרופים שניחת אל צ'ולגוש, הייתה דאגתו העיקרית של הנשיא לרעייתו והוא האיץ בקורטליו, "אשתי, היה זהיר קורטליו באופן שתבשר לה, הו, היה זהיר". התגובה הראשונית של הקהל הייתה פאניקה, והניסיון שלהם להימלט מהאולם, גרם לתסכול מצד אחרים שנהרו פנימה כדי לראות מה קרה. כשנישא מקינלי החוצה על אלונקה לאמבולנס מונע בחשמל, נשמעה קריאת בהלה מהקהל למראה פניו האפרוריים של הנשיא. פוסטר התלווה אליו לבית החולים של התערוכה. בדרכם לשם הרגיש הנשיא מבעד לבגדיו חפץ מתכתי ואמר "אני מאמין שזהו הקליע". הנשיא מקינלי נורה פעמיים. קליע אחד נתקל בכפתור חליפתו של הנשיא ורק שרט אותו. הקליע השני חדר לבטנו.
הניתוח.
האמבולנס שנשא את מקינלי הגיע לבית החולים של התערוכה בשעה 16:25. אף על פי שבדרך כלל טופלו בו רק מקרים רפואיים קלים, היה בו חדר ניתוח. כשנורה הנשיא, לא נכח בבית החולים רופא מיומן, רק אחיות וסטאז'רים. המנתח הטוב ביותר בעיר, מנהל בית החולים, דר' רוזוול פארק, היה בניאגרה פולס, שם הוא ביצע ניתוח צוואר מורכב. כאשר הודיעו לו במהלך ניתוח זה שהוא דרוש בדחיפות לניתוח בבאפלו, תגובתו הייתה שהוא לא יכול לעזוב, גם עבור נשיא ארצות הברית. רק אז נאמר לו מי נורה. שבועיים קודם לכן, הציל פארק את חייה של אישה שסבלה מפצעים כמעט זהים לאלו של הנשיא מקינלי. הרופא הראשון שהגיע לבית החולים היה דר' הרמן מינטר, שאותו פגש הנשיא לזמן מאוד קצר יום קודם לכן. מקינלי הפצוע (שניחן ביכולת זיכרון טובה לפרצופים), התבדח שכאשר הוא פגש את מינטר, הוא לא ציפה שהוא יזדקק לשירותיו המקצועיים. כששכב מקינלי על שולחן הניתוחים, הוא ציין בנוגע לצ'ולגוש: "הוא לא ידע, הברנש המסכן, הוא לא ידע מה הוא עושה, הוא לא היה יכול לדעת". פארק עדיין לא היה פנוי וכשהחלה לרדת החשיכה, שכן אור השמש היה מקור התאורה העיקרי בחדר הניתוח, עם הגעתו של מנתח אחר, דר' מתיו מאן, הוחלט לנתח את הנשיא מידית כדי לנסות לשלוף את הקליע שנותר בגופו. מינטר הזריק למקינלי מורפין וסטריכנין כדי להקל על הכאב. מאן, שבהתמחותו היה רופא נשים ללא ניסיון בפציעות בטן, ביצע פעולת הרדמה באמצעות דיאתיל אתר כאשר מקינלי הפצוע מלמל את תפילת האדון.
במשך מאות בשנים, משמעותה של פגיעת ירי בבטן הייתה מוות מנמק או מזיהום, כשלרופאים נותר מעט לעשות למעט הקלה על הכאב. רק 17 שנים קודם להתנקשות במקינלי, היה המנתח השווייצרי, דר' תאודור קוכר, הראשון שניתח בהצלחה אדם שסבל מפציעה דומה. כדי להגביר את התאורה בחדר הניתוח, החזיק אחד הרופאים מראה ששיקפה את אור השמש שנותר. לקראת סיום הניתוח הושג מקור תאורה טוב יותר. בבית החולים לא היה ציוד ניתוח בסיסי כמו מפשק. כשהנשיא היה במצב של תשישות, יכול היה מאן לעשות מעט מאוד כדי לגשש בתוך הפצע ולנסות ולאתר את הקליע. עבודתו הייתה מורכבת בשל העובדה שהנשיא סבל מעודף משקל. המנתח ביצע חתך בעור, איתר והסיר פיסת בד קטנה שחדרה לבשר. הוא גישש באצבעו ובידו והבחין בנזק במערכת העיכול. אותרו בה הן חור כניסה והן חור יציאה. מאן תפר את שני החורים, אך לא עלה בידו לאתר את הקליע עצמו. הוא הגיע למסקנה שהקליע נעוץ בשרירי הגב של הנשיא. מאוחר יותר הוא כתב: "מרגע שקליע חדל לנוע הוא גורם מעט מאוד נזק". מכשיר רנטגן פרימיטיבי היה בתצוגה בתערוכה אך לא נעשה בו שימוש כלשהו במהלך הטיפול בנשיא. מאוחר יותר ציין מאן ששימוש במכשיר היה גורם יותר נזק מאשר תועלת. הוא השתמש בחוט משי שחור כדי לתפור את החתך ואת הפצע, ללא יצירת פתח ניקוז וכיסה את המקום בתחבושת. עם סיום הניתוח הגיע דר' פארק מניאגרה פולס. הוא לא היה מעוניין להתערב ובשעה 17:20 ניתנה לנשיא זריקה נוספת לשיכוך כאבים והחל תהליך ההתעוררות. מקינלי נלקח לבית מילברן על ידי אמבולנס חשמלי. בשלב זה עדיין לא עודכנה הגברת הראשונה על הירי. לאחר השלמת הניתוח עדכן אותה בעדינות רופאו האישי של הנשיא, פרסי מ. ריקסי, על שאירע. אידה מקינלי קיבלה את ההודעה בשלווה. היא כתבה ביומנה: "נסענו למפלי הניאגרה הבוקר. בשובנו יקירי קיבל את פני הקהל באולם ציבורי, כאשר הוא נורה על ידי...". בביוגרפיה שכתבה על מקינלי, העלתה מרגרט ליץ' את האפשרות שהגברת הראשונה לא הייתה מסוגלת לכתוב את המילה "אנרכיסט".
ההחלמה לכאורה והמוות.
תוך דקות ספורות לאחר הירי התפשטו החדשות ברחבי העולם באמצעות קווי הטלגרף ועורכי המהדורות המאוחרות של עיתוני ארצות הברית הספיקו להדפיסם עוד באותו הערב. בעידן שלפני הרדיו, אלפים עמדו מחוץ לבנייני מערכות העיתונים בערים ברחבי ארצות הברית והמתינו לעדכוני החדשות שהגיעו מבאפלו. החששות שהנשיא מקינלי לא יצליח לשרוד עד סוף היום, הוזמו על ידי הודעות הרגעה שהוצאו על ידי קורטליו שהתבססו על מידע שנמסר על ידי הרופאים. המון רב התאסף מחוץ לבניין מטה משטרת באפלו לשם הובא צ'ולגוש. הידיעה שהוא מחזיק בתפיסת עולם אנרכיסטית הובילו לתקיפות של אנרכיסטים אחרים ובאחד מהם כמעט ובוצע מעשה לינץ' בפיטסבורג.
בבית מילברן נראה היה שהנשיא מתאושש. בשבת, ה-7 בספטמבר, הוא הצליח לנוח ואף שוחח עם הסובבים אותו. רעייתו הורשתה לראותו, וכן קורטליו. הנשיא שאל את מזכירו, "האם הם אהבו את הנאום שלי?" והוא שמח לשמוע על התגובות החיוביות. בינתיים מיהרו לבאפלו סגן הנשיא תאודור רוזוולט ששהה בוורמונט, רוב חברי הקבינט וסנאטור האנה. קורטליו המשיך לפרסם הודעות מעודדות. לנשיא הותר לקבל מעט אורחים והוא הלין על בדידותו. ב-9 בספטמבר, כשנראה היה שהמשבר חולף, החלו המכובדים לעזוב, כשהם משוכנעים שהנשיא יחלים. רוזוולט עזב לחופשה בהרי אדירונדק שבדרום-מזרח מדינת ניו יורק לאחר שהביע את זעמו על כך שעל פי חוקי מדינת ניו יורק, צ'ולגוש עשוי לרצות רק כמה שנות מאסר על ניסיון לרצח. העונש המרבי על עבירה כזאת עמד אז על עשר שנים. התובע הכללי של ארצות הברית, פילאנדר נוקס, יצא לוושינגטון כדי לבדוק את האפשרות שצ'ולגוש יישפט על פי החוק הפדרלי. מזכיר המדינה, ג'ון היי, היה מקורב מאוד לשני נשיאים שנרצחו. הוא היה מזכירו האישי של אברהם לינקולן וידיד קרוב של ג'יימס גרפילד. ב-10 בספטמבר הוא הגיע לבאפלו ובתחנת הרכבת התקבל על ידי בבקוק שדיווח לו על החלמתו של הנשיא. תגובתו הייתה שלדעתו הנשיא לא ישרוד.
הביוגרף של הנשיא מקינלי, ויין מורגן, כתב על השבוע שלאחר ההתנקשות: