ב-26 באוקטובר 2019 נהרג אל-בגדאדי ב"מבצע קיילה מולר", בפשיטה על המתחם בו שהה במחוז אידליב שבצפון-מערב סוריה, בו נטלו חלק פיקוד המבצעים המיוחדים המשולבים וכוח דלתא של צבא ארצות הברית. לפי הודעת הנשיא דונלד טראמפ, אל-בגדאדי נהרג בעת שניסה להימלט אל תוך מנהרה, כאשר מספר כלבים התנפלו עליו והוא החליט להפעיל את וסט הנפץ שנשא על גופו. בפיצוץ נהרגו גם שלושה מילדיו איתם נמלט. במהלך המבצע נהרגו גם שתיים מנשותיו, שעל פי ההשערה הפעילו אף הן חגורות נפץ.