کسروی طی جلسه دادگاه در کاخ دادگستری ترور شد. در ساعتهای اولیه روز ۱۱ مارس ۱۹۴۶ (۲۰ اسفند ۱۳۲۴)، گروه فدائیان اسلام به رهبری برادران امامی به جلسه دادگاه وارد شدند و کسروی و منشیاش، سید محمدتقی حدادپور را با چاقو و اسلحه گرم کشتند. گفته شده که روز، زمان و مکان جلسه دادگاه جز اطلاعات عمومی نبودهاست، توسط بازپرس به فدائیان درز کردهاست.
بعضی از ضاربان هرگز متهم نشدند، آنهایی که دستگیر شدند از جمله برادران امامی ادعا نمودند که عمل دفاع از خود را انجام دادهاند و کسروی را متهم کردند که اول دست به اسلحه شده و درگیری را شروع نمود. سید حسین طباطبایی قمی دومین مرجع عالیرتبه از نجف به نخست وزیر احمد قوام تلگرافی زد و خواستار آزادی سریع ضاربان شد و نگرانی خودش را از عدم تقدیر دولت از شجاعت ضاربان کسروی بیان کرد. ضاربان تحت فشار علما و رهبران مذهبی و بازاریان با نفوذ، بعد از محاکمهای کوتاه آزاد شدند.
گرچه بعضی از تاریخپژوهان معتقدند که «فدائیان اسلام» با فتوای عبدالحسین امینی عمل کردند، ولی هیچ فتوا یا ادعای مربوط به آن ظاهر نگشت. حسین قمی گفت: «هیچ فتوایی لازم نیست و کار فدائیان اسلام برابر بااعمال ضروری دین (فروع دین) همچون نماز و روزهاست». پیکر قربانیان، که پوشیده از زخمهای عمیقی بود، بدون کالبدشکافی در شامگاه همان روز ترور، توسط بستگان کسروی به گورستان ظهیرالدوله در شمیران منتقل شد. سرپرست صوفی قبرستان از دادن اجازه برای دفن آنها به خاطر افکار و اعمال ضد صوفیانه کسروی خودداری کرد. سپس جنازهها برای دفن به محوطه تپهٔ پایکوه امامزاده صالح که آبک نامیده شده برده شدند.