Am Mittag des 17. September 2006, wenige Tage nach Papst Benedikts XVI. Regensburger Rede, wurde sie beim Überqueren einer Straße von vier Kugeln in den Rücken getroffen und verstarb kurz darauf im Krankenhaus. Ihr Leibwächter wurde ebenfalls getötet. Sr. Leonella hatte Personenschutz, da bereits seit Monaten Angriffe gewaltbereiter radikaler Muslime gegen Christen befürchtet wurden. Ihre letzten Worte im Krankenhaus waren „Perdono, perdono!“ („Ich vergebe, ich vergebe!“). Der Mordanschlag wurde verschiedentlich als Reaktion auf die Regensburger Rede des Papstes gewertet. Es wurden zwei Verdächtige verhaftet, die gerichtlichen Untersuchungen blieben jedoch bislang ohne Ergebnis. Papst Benedikt XVI. drückte am Tag nach dem Mord in einem Beileidstelegramm an die Missionsschwestern seine tiefe Erschütterung aus und würdigte Schwester Leonella bei seiner Ansprache zum Angelusgebet am folgenden Sonntag. Bestattet wurde sie in Nairobi, wo sie mehr als dreißig Jahre gewirkt hatte.