最終的に、サラエボ事件の暗殺者はその全員が逮捕された。現行犯で逮捕されたプリンツィプとチャブリノビッチは当初、取り調べに対しそれぞれが無関係の単独犯であると主張したが、リーダー格のイリッチが捜査網の広がりとともに逮捕され、彼が暗殺に参加した他のメンバーの名前を自白したことで、身を隠していたグラベジュ、ポポヴィッチ、チュブリロヴィッチの3人も当局によって逮捕された。メフメドバシッチはモンテネグロに脱出することでオーストリア当局の捜査を逃れた。オーストリア＝ハンガリー帝国内で逮捕された6人の暗殺者と、武器の密輸等で彼らの計画を支援したとして逮捕された協力者は、サラエボで共に裁判にかけられた。メフメドバシッチは逃走先のモンテネグロで逮捕されたが、拘留中にセルビアへ逃げることを許され、その後セルビア軍の外人部隊に加入した。1917年、セルビア亡命政府はメフメドバシッチを暗殺と無関係の虚偽の罪状で投獄した。（#テッサロニキ裁判（1917年春）参照）暗殺の数時間後から、サラエボ市内やオーストリア＝ハンガリーの他の地域で反セルビア暴動が発生し、暴動は軍が治安回復に動くまで収束しなかった。暗殺当日の夜、ボスニア・ヘルツェゴビナやクロアチアではセルビア系住民に対する虐殺も行われた。それらの暴力行為は当時のボスニア・ヘルツェゴビナ総督オスカル・ポティオレクによって組織され、また扇動されていた。サラエボ市の警察は暴動を抑制するための努力を何もしなかった。小説家イヴォ・アンドリッチは、サラエボの反セルビア暴動を「憎しみに満ちたサラエボの熱狂」と表現した。サラエボ市では暴動初日に2人のセルビア人が殺害され、破壊または略奪されたセルビア人所有の住宅、店舗、学校、施設（銀行、ホテル、印刷所など）は合計で約1000軒にのぼった。
大公夫妻の遺体は戦艦フィリブス・ウニティスでトリエステまで運ばれ、その後は特別列車でウィーンへと運ばれた。多くの外国の王族が葬儀への出席を希望したが、オーストリア政府はそれを断り、葬儀に参列したのはオーストリア皇室のメンバーのみとなった、ゾフィーはカプツィーナー納骨堂に入ることを許されなかったため、夫妻は大公の生前の希望通りアルトシュテッテン城に埋葬された。
爆弾による暗殺が失敗したのを知ったプリンツィプは、大公を帰路で暗殺するにはどの位置にいるべきかを考え、最終的にはラテン橋の近くにある食料品店（シラーズ・デリカテッセン）の前で待機することに決めた。その頃、市庁舎を出発した車列の1台目と2台目が唐突に右折してアペル・キーを離れ、わき道に入っていった。大公が乗る3台目の車の運転手が、前の2台のルートを追って右折しようとした時、同乗していたポティオレク総督は運転手に向かって叫び、道を間違えたから停車するよう指示した。運転手がブレーキを踏み、車が停止した場所にはプリンツィプが立っていた。プリンツィプは自動車の踏み板に登ると、フランツ・フェルディナントとゾフィーを至近距離から射撃した。歴史家ルイジ・アルベルティーニによれば、「最初の弾丸は大公の頸静脈を傷つけ、2発目の弾丸は女公爵の腹部に致命傷を与えた」という。プリンツィプは自らを撃って自殺しようとしたが、直ちに群衆によって取り押さえられ、逮捕された。プリンツィプはのちに裁判の判決に際して、自分はゾフィーの殺害を意図しておらず、彼女が受けた弾丸はポティオレク総督に向けて放ったものだったと述べた。ゾフィーは撃たれた直後に意識を失い、フランツ・フェルディナントの膝の上に倒れこんだ。大公もまた、治療のため総督公邸に連れて行かれる間に意識不明の状態となった。フォン・ハラック伯爵の報告によれば、大公の最後の言葉は「ゾフィー、ゾフィー！死んでは駄目だ。子供たちのために生きてくれ」というものだった。その後、怪我についての伯爵の質問に答えて、大公は6-7回「大したことはない」という言葉を発し、その後には長い死前喘鳴が続いた。 ゾフィーは総督公邸に到着した時点で死亡しているのが確認された。大公フランツ・フェルディナントはその10分後に死亡した。
暗黒時代の次代である古典期において聖域とされる場所についてはミケーネ時代後期から末期にかけて使用されていることが発見されている。これがミケーネ時代から連続して利用されたかどうかについては確定はしていないが、キュノルティオンにあるアポロン・マレアタス (en) の聖域ではミケーネ時代に祭儀を行なっていた跡が発見された。さらにフォキスのカラポディにはアポロン、アルテミスの神殿が存在したが、ここではミケーネ時代末期の土器が出土している。これらの発見とアッティカで確立している亜ミケーネ文化の文化層がこの地域では発見されていないという理由から暗黒時代という期間を取り除けばミケーネ時代から鉄器時代への連続性を認めることができる状態である。そのため、暗黒時代は人間活動が希薄になった期間を意味するものであり、古代ギリシャが低調になったのは土壌流出や気候変化に人口過剰が伴ったことによるものであるという解釈も成り立っている。ただし、これに対してピーター・ジェイムズは『暗黒の数世紀-旧世界考古学の伝統的な編年への挑戦-』内でエジプト第3中間期における2世紀半の重複に由来して水増しされたことを例にして環東地中海における全域に見られる前1200年から前700年までの間を水増しでしかないとしている。そのため、エジプトの編年に依拠しているエーゲ海世界の編年にも変化が見られるはずだとしている。ジェイムズによればミケーネ文化が崩壊して暗黒時代を経たにもかかわらず、文化が復興するときにはミケーネ的な文化が復活しており、デロス島のアルテミス神殿ではミケーネ文化でよく見られる象牙細工がミケーネ様式の浮き彫りがされた上で発見されており、ミケーネ時代によく描かれた戦車が土器やフレスコ画にも描かれるようになっているが、これは暗黒時代には描かれることがなかった。そのため、ミケーネ時代と古典期の時期を近づけることにより合理的な説明ができるとしている。ジェイムズの説はエジプト編年における問題においてエジプト学者らの支持を受けていない状態であり、ギリシャ編年における疑問も支持を受けているわけではないが、ジェイムズによって提議された疑問については高く評価されている。