O godzinie 18:05 w czwartek, 4 kwietnia 1968 roku, Martin Luther King został zastrzelony stojąc na balkonie przed swoim pokojem na drugim piętrze w motelu Lorraine w Memphis, Tennessee. Wiadomość o zabójstwie Kinga wywołała wielkie wybuchy przemocy na tle rasowym, w wyniku których zginęło ponad 40 osób w całym kraju, a ponad 100 amerykańskich miast poniosło rozległe straty materialne. James Earl Ray, 40-letni uciekinier, przyznał się do popełnienia zbrodni i został skazany na 99 lat więzienia. Podczas pogrzebu Kinga odtworzono nagranie, w którym King mówił o tym, jak chciałby być zapamiętany po swojej śmierci: „Chciałbym, żeby ktoś wspomniał tego dnia, że Martin Luther King, Jr. próbował oddać swoje życie służąc innym” (King, „Drum Major Instinct”, 85).
King przybył do Tennessee w środę, 3 kwietnia, aby przygotować się do marszu w następny poniedziałek w imieniu strajkujących pracowników sanitarnych w Memphis. Przygotowując się do opuszczenia motelu Lorraine na kolację w domu ministra z Memphis, Samuela „Billy’ego” Kylesa, King wyszedł na balkon pokoju 306, aby porozmawiać z kolegami z Southern Christian Leadership Conference (SCLC) stojącymi na parkingu poniżej. Zamachowiec oddał pojedynczy strzał, który spowodował poważne rany w prawej dolnej części jego twarzy. Pomocnicy SCLC rzucili się do niego, a Ralph Abernathy przytulił głowę Kinga. Inni na balkonie wskazywali na tyły pensjonatu przy South Main Street, skąd, jak się wydaje, padł strzał. Karetka pogotowia zabrała Kinga do szpitala St. Joseph’s Hospital, gdzie lekarze stwierdzili zgon o 7:05.
Prezydent Lyndon B. Johnson wezwał do ogłoszenia narodowego dnia żałoby w dniu 7 kwietnia. W kolejnych dniach zamknięto biblioteki publiczne, muzea, szkoły i przedsiębiorstwa, a ceremonia wręczenia Oscarów i liczne imprezy sportowe zostały przełożone. 8 kwietnia wdowa po Kingu, Coretta Scott King, i inni członkowie rodziny dołączyli do tysięcy uczestników marszu w Memphis, oddając hołd Kingowi i wspierając pracowników sanitarnych. Msza żałobna Kinga odbyła się następnego dnia w Atlancie w kościele baptystów Ebenezer. Wzięło w nim udział wielu przywódców politycznych i liderów praw obywatelskich w kraju, w tym Jacqueline Kennedy, wiceprezydent Hubert Humphrey i Ralph Bunche. Prezydent Morehouse College Benjamin Mays wygłosił mowę pochwalną, przewidując, że King „prawdopodobnie powiedziałby, że jeśli śmierć miałaby nadejść, jestem pewien, że nie ma większej sprawy, za którą można by umrzeć, niż walka o sprawiedliwą płacę dla śmieciarzy” (Mays, 9 kwietnia 1968). Ponad 100 tys. żałobników podążało za dwoma mułami ciągnącymi trumnę Kinga ulicami Atlanty. Po kolejnej ceremonii na kampusie Morehouse, ciało Kinga zostało początkowo złożone na Cmentarzu South-View. Ostatecznie przeniesiono je do krypty obok kościoła Ebenezer w King Center, instytucji założonej przez wdowę po Kingu.
Wkrótce po zamachu policjant odkrył obok pensjonatu zawiniątko z karabinem Remington 30.06. Największe śledztwo w historii Federalnego Biura Śledczego (FBI) doprowadziło jego agentów do mieszkania w Atlancie. Odciski palców znalezione w mieszkaniu pasowały do odcisków Jamesa Earla Raya, zbiega, który uciekł z więzienia w Missouri w kwietniu 1967 roku. Agenci FBI i policja w Memphis przedstawili dalsze dowody na to, że Ray zameldował się 4 kwietnia w domu noclegowym przy South Main Street i że zajął pokój na drugim piętrze w pobliżu wspólnej łazienki z widokiem na Lorraine Motel.
Zidentyfikowanie Raya jako podejrzanego doprowadziło do międzynarodowej obławy. 19 lipca 1968 roku Ray został ekstradowany z Wielkiej Brytanii do Stanów Zjednoczonych, gdzie stanął przed sądem. W marcu 1969 roku prokuratorzy z Tennessee zgodzili się na odstąpienie od wymierzenia kary śmierci, gdy Ray przyznał się do zarzutu morderstwa. Okoliczności, w jakich doszło do przyznania się do winy, stały się później źródłem kontrowersji, gdy Ray odwołał swoje zeznania wkrótce po skazaniu go na 99 lat więzienia.
W latach następujących po zabójstwie Kinga, wątpliwości co do słuszności sprawy przeciwko Rayowi zostały podsycone przez ujawnienie rozległej inwigilacji Kinga przez FBI i inne agencje rządowe. Począwszy od 1976 r. House Select Committee on Assassinations, pod przewodnictwem reprezentanta Louisa Stokesa, ponownie przeanalizowała dowody dotyczące zabójstwa Kinga, jak również prezydenta Johna F. Kennedy’ego. Końcowy raport komisji sugerował, że Ray mógł mieć współspiskowców. Niemniej jednak raport stwierdzał, że nie było przekonujących dowodów na współudział rządu w zabójstwie Kinga.
Po odwołaniu swojego przyznania się do winy, Ray nadal utrzymywał, że jest niewinny, twierdząc, że został wrobiony przez przemytnika broni, którego znał jako „Raoula”. W 1993 roku prawnik Raya, William F. Pepper, starał się uzyskać poparcie społeczne dla wznowienia sprawy Raya poprzez zorganizowanie w telewizji pozorowanego procesu Raya, w którym „ława przysięgłych” uznała go za niewinnego. W 1997 r. członkowie rodziny Kinga publicznie poparli apelację Raya o nowy proces, a syn Kinga, Dexter Scott King, podczas transmitowanego przez telewizję spotkania w więzieniu poparł twierdzenia Raya o jego niewinności. Pomimo tego poparcia władze Tennessee odmówiły ponownego otwarcia sprawy, a Ray zmarł w więzieniu 23 kwietnia 1998 r.
Nawet po śmierci Raya zarzuty o spisek wciąż wypływały na powierzchnię. W 1999 roku, w imieniu wdowy i dzieci Kinga, Pepper wygrał sprawę o odszkodowanie za spowodowanie śmierci przeciwko Lloydowi Jowersowi, właścicielowi Jim’s Grill, restauracji naprzeciwko motelu Lorraine. Chociaż proces przyniósł wiele zeznań, które zaprzeczały pierwotnej sprawie przeciwko Rayowi, Departament Sprawiedliwości ogłosił w 2000 roku, że jego własne wewnętrzne śledztwo, rozpoczęte w 1998 roku na prośbę rodziny Kinga, nie znalazło wystarczających dowodów, aby uzasadnić dalsze dochodzenie.