در ۱۶ مرداد ۱۳۴۹ مأموران ساواک او را در حال شکار در استان دیاله با وجود محافظان عراقی، هدف گلوله قرار دادند. بختیار پس از زخمی شدن در بیمارستان الرشید بغداد بستری شد. ابتدا رو به بهبودی بود، اما به علت عفونت، حال او وخیم شد و در ۲۵ مرداد ۱۳۴۹ درگذشت.