Примерно в это же время как минимум три свидетеля видели в угловом окне шестого этажа склада двух мужчин с винтовкой (одного из них описывали как мексиканца). Это не вызвало особого подозрения, так как все подумали, что это сотрудники Секретной службы. Из соседнего здания тюрьмы многие заключенные также видели двух мужчин с винтовкой с оптическим прицелом. ФБР сочло их показаниями ложными. В это же время на пятом этаже склада почти точно под угловым окном стояли трое рабочих-негров, которые примерно в 12.30 услышали прямо над головой выстрел, а чуть позже еще два. Они утверждали, что им на голову посыпалась известка с потолка, и они даже слышали звук падавших гильз.
Почти все свидетели вспоминали, что звук первого выстрела был резче, чем двух последующих.
Примерно в 12.30 кортеж президента свернул на улицу Вязов. Жаклин было жарко в розовом шерстяном костюме, и она не без удовольствия увидела впереди небольшой туннель под железной дорогой («там будет прохладнее»). На Дили-плаза было уже немного народа в сравнении с центральными улицами города, по которым кортеж проследовал ранее. Жена губернатора Техаса повернулась к президентской чете и с гордостью за земляков сказала: «Господин президент, вы не можете сказать, что Даллас не любит вас». Кеннеди ответил: «Нет, конечно, не могу». Это были последние слова 35-го президента Соединенных Штатов.
Сразу же раздался первый выстрел, который многие приняли за звук мотоциклетного двигателя. Пуля прошла мимо. Зато вторая (впоследствии названная «волшебной») пробила сзади спину президента, вышла через горло, вошла в спину сидевшего перед ним Коннэли и, прошив того насквозь (причем было разрушено одно из ребер), пробила руку и ногу. Именно поэтому многие полагают, что одна пуля таких ран сделать не могла. Кстати, так считал и сам Коннэли, опытный охотник.
Увидев на своей рубашке кровь, Коннэли закричал: «Бог мой, они убьют нас всех!» Жаклин непонимающим взглядом смотрела на раненого мужа. Водитель, поняв, что за его спиной творится что-то неладное, притормозил, и машина практически остановилась (в момент выстрелов она следовала со скоростью около 11 миль в час, то есть примерно 16 — 17 километров в час).
И в этот момент почти сразу за вторым выстрелом раздался третий, который снес президенту часть черепа. Эта рана уже была несовместимой с жизнью. Все три выстрела прозвучали примерно за пять с половиной секунд. Уже это обстоятельство говорит о том, что стрелял профессионал или профессионалы.
Жаклин, костюм которой был забрызган кровью и мозгом мужа, полезла назад, на багажник машины, чтобы подобрать часть черепа президента. Из следовавшей за «линкольном» машины охраны выскочил сотрудник Секретной службы Клинт Хилл и силой затолкал ее обратно на сиденье.
На площади воцарился хаос. Никто толком не понял, откуда прозвучали выстрелы. Но большинство свидетелей считали, что с «травяного холма», из-за примыкавшего к нему забора. Уже упоминавшийся выше Арнольд стоял как раз на этом холме. Пуля, летевшая сзади (из-за забора на вершине холма), просвистела рядом с его левым ухом. Он, как и учили в армии, сгруппировался и приник к земле. Этот момент ясно видел находившийся в кортеже сенатор Ярборо, который еще подумал, что у человека хорошая военная выучка. Семь свидетелей видели пороховой дым, поднимавшийся из-за забора на вершине «травяного холма».
Меньшая часть полагала, что стреляли из здания склада школьных учебников. Не было единства и относительно количества выстрелов. Многие слышали их больше чем три. Некоторые свидетели ощущали запах пороховой гари, что довольно проблематично, если предположить, что стреляли с шестого этажа склада школьных учебников.
Всего из 266 допрошенных свидетелей покушения 32 были убеждены, что стреляли из склада школьных учебников (сзади и слева от «линкольна» Кеннеди), а 51 (включая двух сотрудников Секретной службы и нескольких полицейских) столь же твердо был уверен, что выстрелы раздались с «травяного холма», то есть спереди и с чуть слева от машины президента.
Сразу после покушения полиция арестовала на Дили-плаза как минимум 12 человек. Но их всех отпустили, даже не установив личность (или скрыв полученные данные). Например, в железнодорожном вагоне за складом учебников были обнаружены трое «бродяг». Судя по фотографиям, «бродяги» неплохо одеты, коротко пострижены, а их обувь начищена. Кем были эти люди, неизвестно до сих пор.