Sin embargo, sufrió otro atentado el 27 de diciembre de 2007 a las 17:00 en el que falleció. Solo 70 días después de la llegada al país. Inicialmente se pensó que fue directamente por un ataque suicida con armas de fuego durante una manifestación política del Partido Popular de Pakistán en Rawalpindi. Testigos del asesinato dijeron que Bhutto se había levantado a través del techo corredizo del Toyota Land Cruiser blindado blanco que la transportaba minutos después de terminada la manifestación para saludar a sus seguidores. Una primera información decía que un hombre en una motocicleta disparó contra ella y la hirió en el cuello haciendo que cayera dentro del vehículo. Después de esto, el asaltante detonó un explosivo que causó su muerte, la de 22 personas más, y varios heridos. Bhutto fue llevada al Hospital General de Rawalpindi, donde murió a las 18:16. De acuerdo con el Ministerio del Interior pakistaní el tiro en el cuello fue la causa de la muerte; sin embargo desde el Gobierno se dijo luego que no había heridas de bala, y que se encontró una fatal herida en el cráneo producida al caer, impulsada por la onda expansiva, sobre una palanca del vehículo que la transportaba, y que esa fue la verdadera causa de su muerte. Su familia no autorizó la autopsia.