בעקבות ההתקדמות בתהליך אוסלו וחתימת הסכם ביניים נוסף, שהעניק לפלסטינים שלטון עצמי בערים הפלסטיניות הגדולות ובעוד כ־450 כפרים בשטחי יש"ע, שוסעה המדינה במחלוקת פנימית עזה. באוגוסט ניסה צעיר לדרדר את מכוניתו של השר יוסי שריד לתהום, וב־2 באוקטובר 1995 נערך טקס פולסא דנורא מול ביתו של רבין בירושלים. בליל הדיון על הסכמי אוסלו ב התקיימה הפגנת רבבות בכיכר ציון בירושלים, ששם נאמו ראשי מפלגות הימין. במהלך ההפגנה נשמעו קריאות "בדם ואש את רבין נגרש" ו"מוות לרבין" וכן נשרפו תמונותיו של רבין. בתום ההפגנה צעדו כמה מאות מהמפגינים מהכיכר למשכן הכנסת ושם השתוללו באלימות, ניסו לפרוץ לרחבת הכנסת והרסו את מכוניותיהם של שרי הממשלה וחברי הקואליציה. יו"ר הכנסת, שבח וייס, שלל מחבר הכנסת חנן פורת את זכות הדיבור במליאה בשל המהומות והורידו מהדוכן בצעקות "תרגיע את האנשים שלך שם שבחוץ". במהלך ההפגנה ולאחריה פורסמה כרזה שיצר קטין, ובה הוצג רבין כשהוא לבוש במדי אס אס, ואחד מעותקיה נמסר לכתב הטלוויזיה ניצן חן על ידי סוכן שירות הביטחון הכללי אבישי רביב.
לא רחוק מההפגנה, השר בנימין בן אליעזר הותקף במכוניתו בדרכו לכנסת. אחרי כמה ימים, כשרבין השתתף בכינוס במכון וינגייט, אחד הנוכחים ניסה להתפרץ לעברו ולתקוף אותו פיזית.
במחנה השמאל היו שהתריעו מפני פגיעה ברבין בידי פעילי ימין קיצוני. למשל, אריה כספי כתב בעיתון "הארץ" שבועיים לפני הרצח: אל מול האשמות וחששות אלה, היו בימין שהאשימו את השמאל בפרובוקציה ובניסיון לסתימת פיות.
גם במחנה הימין התריע אהרן דומב, איש מועצת יש"ע, במכתב לרבין: "אנו מצידנו עושים כל מאמץ, אולם מצאתי לנכון להתריע בפניך על כך, וכי באם תמשיך בדרך זו תישא לפחות 'באחריות עקיפה' (בניסוחה של ועדת כהן) בגין פעולה שטנית של יחיד" (רצח פוליטי).
כבר מספר חודשים לפני הרצח שמו של יגאל עמיר היה ידוע לאנשי המחלקה היהודית בשב"כ והוא היה תחת מעקב של מספר סוכנים (בפרט אבישי רביב), כחלק מרשימה של אנשי ימין קיצוני שהתנגדו להסכמים.
כמשקל נגד להפגנות הימין, ארגנו תנועות השמאל במוצאי שבת ה-4 בנובמבר 1995, הפגנה גדולה לתמיכה בקואליציה, בממשלה וברבין תחת הכותרת "כן לשלום, לא לאלימות".
הרצח.
הרצח אירע בליל י"ב בחשוון התשנ"ו, בשעה 21:42 בכיכר מלכי ישראל בתל אביב, בתום הפגנת התמיכה בממשלה "כן לשלום, לא לאלימות". העצרת הסתיימה בביצוע "שיר לשלום" שבו השתתף גם רבין. הדף ובו מילות השיר נותר בחולצתו של רבין והוכתם בדמו, והפך מאוחר יותר לאחד מסמלי האירוע.
בעת שצעד רבין מהמדרגות היורדות מן הכיכר אל עבר דלת מכוניתו הפתוחה, מלווה במאבטחיו, אנשי היחידה לאבטחת אישים, התקרב הרוצח, יגאל עמיר, תושב הרצליה וסטודנט למשפטים באוניברסיטת בר־אילן, בעל השקפה ימנית קיצונית, לעבר רבין וירה לעברו שלוש יריות מטווח קצר. שתיים פגעו ברבין, שלא לבש אפוד מגן, במרכז הגוף, ואחת במאבטחו יורם רובין. עמיר התמקם באזור הירידה מבמת העצרת אל החניה, בלא שעורר את חשדם של המאבטחים ושל השוטרים שהוצבו במקום. עמיר היה יכול לפגוע בשמעון פרס, שעבר בקרבתו זמן קצר קודם לרבין, אך נמנע מכך מאחר שראה בראש הממשלה רבין אובייקט משמעותי יותר לפגיעה. רבין הוחש אל מכוניתו והובל למרכז הרפואי תל אביב ע"ש סוראסקי, שם נפטר מפצעיו כעבור 40 דקות. עמיר נעצר מיד במקום הרצח לאחר שהמאבטחים והשוטרים השתלטו עליו, בלא שהשתמשו בנשקם.
לאחר שרופאי המרכז הרפואי תל אביב אשר טיפלו ברבין הכריזו על מותו בתום מאבק קצר על חייו, קרא מנהל לשכתו, איתן הבר, הודעה מטעם הממשלה לציבור, מחוץ לשערי בית החולים, ובה אישר את מותו של רבין. לשון ההודעה:
. ההודעה נוסחה בידי הבר בשיתוף שמעון פרס ומילותיה הראשונות, "ממשלת ישראל מודיעה בתדהמה", הפכו למטבע לשון. את המילה "בתדהמה" הוסיף יוסי שריד, כאשר הבר שאל לדעתו על נוסח ההודעה הסופי.
על פי דבריו בחקירתו, עמיר סבר שהסכמי אוסלו הם סכנה קיומית למדינת ישראל. הוא תכנן למנוע את קידומם בידי ראש הממשלה, על ידי התנקשות בו. עמיר הודה במעשה וטען שפעל לבדו ועשה זאת "בקור רוח". ואת ההשראה לרצח רבין שאב מברוך גולדשטיין, שביצע את טבח מערת המכפלה. בפברואר 1994 נסע עמיר להלוויה של גולדשטיין. הוא שוחח עם חבריו של הרוצח, ועליהם אמר: "זה לא סתם ציבור פנאטי קיצוני, זה ציבור שמאוד לוחם בעד העם. מאוד חשובים לו ערכים... אחרי גולדשטיין זה התחיל. אז עלה לי הרעיון שצריך להוריד את רבין." לדבריו לרצח קדמו שלושה ניסיונות קודמים שלא צלחו: בינואר, באפריל ובספטמבר 1995.
לדברי חגי עמיר, אחיו של יגאל עמיר שסייע לו בהכנות לביצוע הרצח, יגאל עמיר חשש כי השב"כ עוקב אחריו, ועל כן מידר את חגי אחיו מפרטים על זמן יציאתו ועל דרך הגעתו למקום העצרת. יגאל עמיר מילא בעצמו את מחסנית אקדחו לסירוגין בכדור מסוג הולופוינט ובכדור רגיל, מתוך חשש שרבין ילבש אפוד מגן, שאותו כדור ההולופוינט אינו חודר. בתחתית המחסנית סידר יגאל עמיר כדורים מיוחדים שהכין אחיו חגי, שלהם ייחס חגי יכולת חדירה טובה יותר. סמוך למקום העצרת ביצע יגאל עמיר תרגילים שונים כדי לוודא כי אינו תחת מעקב. עמיר הסתיר את כיפתו בכיסו וניסה להתלבש בסגנון דומה לפעיל שמאל, לשם היטמעות בקהל.
הלוויה והאבל.
ארונו של רבין הוצב ברחבה שלפני משכן הכנסת בירושלים ואנשים רבים, שהגיעו למקום ביום ובלילה, המתינו בתור ארוך כדי לעבור על פני הארון. מרבית גופי החדשות העריכו את מספר העוברים על פני הארון במאות אלפים, אך היו גם הערכות נמוכות יותר (עשרות אלפים) וגבוהות יותר (עד למעלה ממיליון). זכורות במיוחד מילות הפרידה שאמר בעברית נשיא ארצות הברית ביל קלינטון: .
רבין נקבר בהלוויה ממלכתית בחלקת גדולי האומה בהר הרצל בירושלים. בהלווייתו השתתפו כ־40 ראשי מדינות ונשיאים.
נוסף על ההמונים שעברו על פני הארון והשתתפו בהלוויה, אלפי בני נוער התאספו במקום הרצח כדי להתייחד עם זכרו של רבין בשירים ובהדלקת נרות זיכרון (לימים הם כונו "נוער הנרות"). לאחר מכן עלו רבים לקברו ועשרות אלפים השתתפו בעצרת זיכרון לזכרו. שמה של כיכר מלכי ישראל שונה ל"כיכר רבין" ובמקום הרצח הוקמה אנדרטה לזכר רבין. גם חלק מהכתובות וציורי הקיר שנכתבו בזמן האבל מוצגים בכיכר. על שמו של רבין נקראו רחובות בכל הארץ, מרכז רפואי ובנייני ציבור.
לאחר מותו פורסמו בעיתונות הישראלית הספדים של מנהיגי ישראל והעולם המדגישים את הישגיו ומעמדו כמדינאי דגול, בהם הוא תואר כצבר טיפוסי, כאחד מאבות האומה וכמנהיג. למעשה, רצח רבין גרם לכך שהוא הפך לסמל מייצג של ערכי הסובלנות והדמוקרטיה, ושל חתירה להסכמי שלום.
חוק יום הזיכרון ליצחק רבין קובע את יום י"ב בחשוון, מועד הרצח לפי הלוח העברי, כיום זיכרון ממלכתי, שיצוין במוסדות המדינה, במחנות צה"ל ובבתי הספר.
נוסף ליום זיכרון זה, נערכת מדי שנה עצרת הזיכרון המרכזית לרבין, שאינה ממלכתית, במוצאי שבת הקרובים ל־י"ב בחשוון, בכיכר רבין בתל אביב. בעצרת נואמים אנשי רוח ופוליטיקה, ומופיעים אמנים.
תיעוד הרצח.
לאחר הרצח התברר כי רוני קמפלר, רואה חשבון במקצועו העובד במשרד מבקר המדינה, תיעד במצלמת וידאו את ההתנקשות ברגע התרחשותה. קמפלר השתתף בעצרת שבסופה נרצח רבין. לדבריו ביקש להנציח את האירוע לצורך הכנת סרט אישי, בהיותו צלם חובב. לקראת סיום העצרת הסתובב עם מצלמתו ברחבה הסמוכה למדרגות בית עיריית תל אביב, מאחורי בימת הנואמים, וצילם את הנעשה בה בזמן שנשמעו הנאומים על הבמה. כשראה שהצפיפות אינה מאפשרת לו לצלם, עלה לגג קניון "גן העיר" הסמוך, שממנו נשקפה אותה רחבה. בין היתר התמקדה עדשת מצלמתו ביגאל עמיר, שהסתובב ברחבה. בהמשך הסרט נראה רבין יורד במדרגות ומתקרב למכוניתו, ועמיר מתקרב אליו עם אקדח שלוף ויורה בו בגבו. לאחר מכן תועדה המהומה המתפתחת במקום, עד שהצילום הסתיים בחטף.
קמפלר מסר את הקלטת שצילם לוועדת שמגר, ועל פי מכתב תודה שקיבל ממנה, לדבריו, סייעה הקלטת רבות לחקירת הרצח. הקלטת שימשה גם ראיה במשפטו של הרוצח.
בדצמבר 1995, חודש וחצי לאחר הרצח, מכר קמפלר לחברת החדשות של ערוץ 2 ולעיתון "ידיעות אחרונות" שמונה דקות מתוך הסרט, אותן דקות גורליות שצילם ברחבה, מאחורי במת הנואמים ומגג בניין גן העיר. הקלטת זכתה לצפיית שיא בערוץ 2, וכן לפרסום עולמי לאחר שרשתות זרות שידרו קטעים ממנה.
חקר נסיבות הרצח.
בעקבות הרצח הוקמה ועדת חקירה ממלכתית בראשות נשיא בית המשפט העליון בדימוס מאיר שמגר ("ועדת החקירה לעניין רצח ראש הממשלה מר יצחק רבין ז"ל"). ב־28 במרץ 1996 פרסמה הוועדה את ממצאיה. היא מתחה ביקורת על תפקוד השב"כ בהגנת ראש הממשלה, אך שללה תאוריות קשר שהועלו באשר לרצח.
על ראש השב"כ, כרמי גילון, כתבה הוועדה: "במילוי תפקידו לא שקד במידה נדרשת ולא פיקח כנאות על הארגון, ההיערכות, הדריכות, הכוננות והפעולה התקינה של אגף האבטחה בכל הנוגע ליחידה לאבטחת אישים שבו, ובפרט בקשר לאבטחת ראש הממשלה המנוח", וציינה כי החלטתו להתפטר תוך כדי עבודתה "משקפת את דעתנו ואיננו רואים צורך בהמלצה נוספת". דרור יצחקי, ראש אגף האבטחה בשב"כ, התפטר מתפקידו מייד לאחר הרצח. גם בעניינו קבעה הוועדה כי לא מילא כראוי את תפקידו. הוועדה המליצה שבני להב, ראש היחידה לאבטחת אישים, "לא ימשיך במילוי תפקידו בשירות הביטחון הכללי", והוא פוטר מהשירות. הוועדה ציינה אנשי שב"כ נוספים שהתרשלו בתפקידם.
על המהפך שחולל הרצח כתבה הוועדה:
לאחר הרצח.