על פי דיווח בניו יורק טיימס, ההכנות להתנקשות החלו בשנת 2019, בסדרת פגישות בין גורמים ישראליים, בהובלת ראש המוסד דאז יוסי כהן, לבין גורמים אמריקאיים בכירים, בהם הנשיא דאז דונלד טראמפ וראש ה-CIA ג'ינה הספל.
ביום שישי 27 בנובמבר2020 נהרג פח'רי-זאדה בהתנקשות סמוך לעיירה אבסארד שליד טהראן, בעת שנהג לביתו ברכבו הלא־משוריין, כשלצדו יושבת אשתו. אחד עשר מאבטחיו שהו בשלוש מכוניות, אחת מלפני רכבו ושתיים מאחוריו. ההתנקשות בו בוצעה מרחוק, באמצעות תקשורת לוויינית ושני רכבים, שעל אחד מהם, טנדר של ניסאן, הותקנה מכונת ירייה מאג רובוטית שנשלטה מרחוק. לצורך התקנת מערכות התקשורת ומכונת הירייה הוברחו הרכיבים לאיראן בחלקים לאורך תקופה של כ-8 חודשים. הרכבים אף צוידו במערכות בינה מלאכותית וזיהוי פנים שנועדו לגשר על השיהוי בין הרכבים לבין מרכז הבקרה ממנו הופעלו. הרכב הראשון הוצב בצד הדרך ואיפשר את זיהויו באמצעות מצלמה, ולאחר מכן הוא נורה על ידי הרכב השני. מכונת הירייה ירתה 13 קליעים, מתוכם גם כאלו שהופנו כלפי מאבטחיו. אשתו לא נפגעה כלל. הרכב השני מולכד בחומרי נפץ שנועדו לאפשר השמדה עצמית לצורך העלמת ראיות, אך הפיצוץ לא השמיד אותו לחלוטין כמתוכנן, וחוקרי האירוע עדיין הבינו את מטרתו[3].
ה"ג'ואיש כרוניקל" פרסם בפברואר 2021 פרטים נוספים על ההתנקשות. על פי המאמר, ההתנקשות תוכננה על ידי צוות של כ-20 סוכני מוסד, חלקם ישראלים וחלקם אזרחי איראן. מחבר המאמר טען כי קיבל אישור מאנשי "המוסד" כי הם אחראים להתנקשות[4], אף כי באופן רשמי מדינת ישראל לא אישרה ולא הכחישה כל מעורבות באירוע.
איראן האשימה את ישראל ואת המוסד בהתנקשות, ואיימה בנקמה[5]. בדצמבר 2020 דווח באיראן כי חלק מהמעורבים בחיסול נתפסו ונעצרו[6]. בנובמבר 2024 נגזר על ארבעה מהם עונש מוות באשמות ריגול לטובת ישראל ושיתוף פעולה עם המוסד.
בעקבות ההתנקשות
לפי דוח של קהילת המודיעין האמריקאית משנת 2023, איראן האיצה מאז ההתנקשות את הרחבת תוכנית הגרעין שלה, ובכלל זה פעילויות מחקר ופיתוח לשם ייצור החומר הבקיע הדרוש להרכבת התקן גרעיני[7].
