ב-22 בנובמבר 1963 נפצע קונלי קשה כאשר נסע במכונית הנשיאותית של הנשיא קנדי בדאלאס כאשר הנשיא נרצח. קונלי, שישב על המושב המתקפל במכונית, לפני הנשיא, נזכר שהוא שמע את הירייה הראשונה שמיד זיהה אותה כירי מנשק. הוא אמר שהוא מיד חשש מפני ניסיון התנקשות והסב את מבטו ימינה כדי להביט אחורה אל הנשיא. הוא הביט מעבר לכתפו הימנית אך לא ראה את הנשיא בזווית עינו והוא סובב חזרה את מבטו כדי להביט שמאלה כאשר הוא חש בפגיעה קשה בגבו. בעדותו בפני ועדת וורן הוא אמר: "מיד, כאשר נפגעתי, אמרתי, 'הו, לא, לא, לא' ואז אמרתי 'אלי, הם מתכוונים להרוג את כולנו'". הוא הביט מטה וראה שחזהו מכוסה בדם וחשב שהוא נפצע אנושות. אז הוא שמע את הירייה השלישית, שהייתה ככל הנראה האחרונה, שגרמה להתזת דם ורקמת מוח עליהם. שלוש מצלעותיו של קונלי נשברו באירוע, אחת מריאותיו נוקבה, מפרק כף היד שלו רוסק וכדור ננעץ ברגלו. לאחר הרצח הוא נותח במשך ארבע שעות והחלים מפציעותיו. בעדותו בפני ועדת וורן אמר קונלי: "היו שניים או שלושה אנשים מעורבים ברצח, או יותר, או שמישהו ירה בנשק אוטומטי".