13 maja 1981 roku, w uroczystość Matki Bożej Fatimskiej przed godz. 17 papież wjechał otwartym samochodem terenowym na plac przed bazyliką watykańską na tradycyjną środową audiencję generalną. W aucie razem ze stojącym Janem Pawłem II byli jego sekretarz ks. Stanisław Dziwisz, osobisty kamerdyner Angelo Gugel i przyszły dowódca Gwardii Szwajcarskiej Alois Estermann, który został zamordowany 17 lat później.
Papież pozdrawiał tłum wiernych podczas tradycyjnego objazdu placu. Na wysokości Spiżowej Bramy schylił się, by objąć półtoraroczną dziewczynkę. Kilka metrów obok stał ubrany w szarą marynarkę 23-letni Agca; ten sam, który w czasie wizyty papieża w Turcji w listopadzie 1979 roku groził, że go zabije.
O godzinie 17.17 Agca wyjął zza paska spodni pistolet Browning kaliber 9 i z bliskiej odległości oddał strzały do Jana Pawła II ciężko go raniąc. Zamachowiec zaczął uciekać, ale za rękę złapała go włoska zakonnica. Uzbrojony Agca wyrwał się i znów podjął ucieczkę, wyrzucając po drodze pistolet; po kilku minutach został zatrzymany przez policjantów. Krzyczał wówczas po angielsku "I only, I only" (tylko ja, tylko ja), co interpretowano potem jako zapewnienie, że działał sam. Wszystko wskazuje na to, że zamachowiec jednak miał na placu wspólników.
Na pięć dni przed swymi 61. urodzinami Jan Paweł II został ranny w brzuch, prawy łokieć i palec. Rany odniosły także dwie stojące w pobliżu Amerykanki. Na placu wybuchła panika; ludzie uciekali, krzyczeli, płakali, ale i modlili się klęcząc.
- Pamiętam - jak dziś - szok. Absolutny szok na placu św. Piotra. Ludzie jeszcze nie zorientowali się, co się dzieje. Pierwsze, które się zorientowały były gołębie. Wszystkie gołębie, które gdzieś siedziały uniosły się w górę, a Ojciec Święty po tym strzale, osunął się. Tracił siły – wspominał kard. Stanisław Dziwisz, osobisty sekretarz bł. Jana Pawła II, który 13 maja 1981 r. podtrzymywał w samochodzie zranionego Ojca Świętego.
Ciężko rannego papieża zawieziono najpierw na teren Watykanu, pod budynek tamtejszej przychodni. Tam położono go na noszach na ulicy. Osobisty papieski lekarz doktor Renato Buzzonetti stwierdził jednak, że jego stan z powodu dużej utraty krwi jest bardzo ciężki. Dlatego zapadła decyzja o natychmiastowym przewiezieniu do kliniki Gemelli, położonej dość daleko od Watykanu.
Karetka ruszyła o godzinie 17.29, drogę do szpitala pokonano błyskawicznie. Papież był przewożony ambulansem, podarowanym mu przez katolickich lekarzy. Karetkę tę oglądał dokładnie dzień wcześniej podczas wizyty w watykańskim ośrodku medycznym.
W karetce stan Jana Pawła II coraz bardziej się pogarszał; stracił przytomność, a jego puls zanikał. W swej książce „Pamięć i tożsamość”, wydanej w 2005 roku, papież wspominał:
- Pamiętam tę drogę do szpitala. Zachowałem jeszcze przez pewien czas świadomość. Miałem poczucie, że przeżyję. Cierpiałem, był powód do strachu, ale miałem taką dziwną ufność. Mówiłem do księdza Stanisława, że wybaczam zamachowcowi. Co działo się w szpitalu, już nie pamiętam.
Do szpitala został przywieziony w stanie niemal krytycznym.
Lekarze, którzy natychmiast przystąpili do operacji, prowadzili trwającą ponad pięć godzin dramatyczną walkę o życie Jana Pawła II. Potem przyznali, że nie bardzo wierzyli w to, że uda się go uratować. Przyjęła się dopiero druga transfuzja. Gdy pierwszą organizm odrzucił, lekarze ze szpitala oddawali w pośpiechu krew. Jednocześnie okazało się, że kula przeszła zaledwie o kilka
milimetrów od tętnicy głównej.
Operacja zakończyła się po godz. 23 i choć według pierwszego komunikatu jej wynik był pomyślny, istniało bardzo duże ryzyko wystąpienia grożących śmiercią komplikacji pooperacyjnych. Do szpitala przyjechał prezydent Włoch Sandro Pertini, który przez cały czas czuwał pod salą operacyjną.
Dopiero po latach ujawniono, że tuż po zamachu ks. Dziwisz, przekonany o tym, że Jan Paweł II nie przeżyje, postanowił ze współpracownikami przygotować komunikat o jego śmierci.
Już w niedzielę 17 maja papież bardzo osłabionym głosem zwrócił się ze szpitalnego łóżka do wiernych za pośrednictwem Radia Watykańskiego.
- Modlę się za brata, który mnie zranił, a któremu szczerze przebaczyłem. Zjednoczony z Chrystusem, Kapłanem i Ofiarą, składam moje cierpienie w ofierze za Kościół i świat. - powiedział Jan Paweł II
Kuracja pooperacyjna przebiegała pomyślnie i papież wrócił do Watykanu już 3 czerwca. Jednak 20 czerwca musiał znów udać się jeszcze na kilka tygodni do Gemelli, ponieważ jego stan pogorszył się. Powodem tego był cytomegalowirus. W połowie sierpnia, a więc w trzy miesiące po zamachu, powrócił do Pałacu Apostolskiego.
Tymczasem już 13 maja wieczorem ustalono, że zatrzymany Agca, członek skrajnie prawicowej organizacji o niemal mafijnym charakterze, Szare Wilki, był poszukiwany przez włoską policję na wniosek wymiaru sprawiedliwości Turcji podejrzewającego, że przebywa we Włoszech. Strona turecka poinformowała Włochów, że Agca zbiegł z więzienia, gdzie odbywał karę za zamordowanie dziennikarza.
Podczas trwającego prawie dwa miesiące dochodzenia zamachowiec wielokrotnie zmieniał zeznania bądź odmawiał odpowiedzi, co śledczych utwierdziło w przekonaniu, że jest nieuleczalnym kłamcą, a także osobą niezrównoważoną.
Już podczas pierwszego przesłuchania 13 maja opowiedział natomiast o tym, że przebywał w Bułgarii. To tu miał swój początek tzw. bułgarski trop zamachu, czyli hipoteza o udziale komunistycznych służb Bułgarii w jego przygotowaniu, na zlecenie Moskwy.
Proces Alego Agcy rozpoczął się w Rzymie 20 lipca 1981 roku, a więc 68 dni po zamachu. Po dwóch dniach został skazany na dożywocie.
27 grudnia 1983 r. odwiedził go w więzieniu w Rzymie Jan Paweł II i długo z nim rozmawiał.
W czerwcu 2000 roku Agca został ułaskawiony przez ówczesnego prezydenta Włoch Carlo Azeglio Ciampiego i przekazany Turcji, gdzie odbywał potem resztę kary za zabójstwo dziennikarza, które popełnił jeszcze przed zamachem. Na wolność wyszedł ostatecznie w styczniu 2010 roku, po blisko 30 latach spędzonych w więzieniu. Wydał w swoim kraju książkę, udzielił kilku wywiadów i dalej pogrąża się w plątaninie wątków i dziwacznych proroctw, co dla jednych jest dowodem szaleństwa, dla innych wynikiem wystudiowanej gry.
Nieprzerwanie od chwili zamachu włoski wymiar sprawiedliwości - podobnie jak i wywiady wielu krajów - prowadził dochodzenie, mające ustalić jego wspólników.
W listopadzie 1982 roku włoska policja zatrzymała pracownika rzymskiego biura bułgarskich linii lotniczych Sergeja Antonowa pod zarzutem współudziału w zamachu. Dwaj inni obwiniani o to samo Bułgarzy, Todor Ajwazow i Żeliu Wasilew, kilka miesięcy wcześniej opuścili Włochy i wrócili do swego kraju, gdzie byli całkowicie niedostępni dla włoskiego wymiaru sprawiedliwości.
W sprawie tzw. bułgarskiego śladu zamachu stanął przed sądem w Rzymie w 1985 roku tylko Antonow, a Ajwazowowi i Wasilewowi zarzuty postawiono zaocznie. Rok później wszyscy zostali z nich oczyszczeni z powodu braku dowodów. Nie udało się m.in. potwierdzić tezy, że ciężarówka stojąca 13 maja 1981 roku przed ambasadą Bułgarii w Rzymie, dosłownie kilka metrów od polskiej placówki dyplomatycznej, miała bezpiecznie wywieźć Agcę z Wiecznego Miasta.
Kolejne informacje, do których docierały zachodnie wywiady oraz prywatne śledztwa, prowadzone zarówno we Włoszech jak i za granicą, skłoniły wiele osób poszukujących zarówno z urzędu, jak i prywatnie prawdy na temat mocodawców spisku na życie papieża, do wyciągnięcia wniosku, że rozkaz jego zabicia nadszedł z Moskwy. Jedną z pierwszych przesłanek, przemawiających za taką wersją było ujawnienie uzyskanej przez CIA informacji, że już w roku 1980 ówczesny szef KGB Jurij Andropow kazał podległym sobie służbom sprawdzić, „jak można fizycznie zbliżyć się do Jana Pawła II”.
We Włoszech sprawą zamachu zajmowała się w ostatnich latach m.in. parlamentarna komisja badająca działalność służb byłego bloku wschodniego na terenie tego kraju. Zeznania przed komisją złożył emerytowany sędzia Ferdinando Imposimato, od lat zwolennik teorii o „bułgarskim śladzie” spisku oraz tego, że Antonow i wspólnicy byli wykonawcami rozkazu z Moskwy.
W przygotowanym następnie raporcie komisja włoskiego parlamentu stwierdziła, że bułgarskie służby specjalne wynajmując płatnego zabójcę Agcę działały na polecenie wywiadu wojskowego GRU, zaś inspiratorem próby zabicia papieża było najwyższe kierownictwo ZSRR.
Komisja twierdzi, że dotarła do zdjęcia, na którym widać, że w chwili zamachu Sergej Antonow był na Placu św. Piotra, czego nie udało się udowodnić podczas procesu prawie 20 lat wcześniej. Antonow zmarł w 2007 roku w Sofii.
Po 30 latach wciąż nie ma jednak całkowitej pewności co do tego, kto stał za zamachem na Jana Pawła II. Sam papież zaś swą własną teorię przedstawił na łamach książki „Pamięć i tożsamość”. Napisał:
„Myślę, że był on jedną z ostatnich konwulsji XX-wiecznych ideologii przemocy. Przemoc propagował faszyzm i hitleryzm, przemoc propagował komunizm”.
