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宋教仁在滬市發表了各種演講，引起了廣泛的關注，隨後宋教仁開始決定北上正式接任內閣總理了，此時得意洋洋的他根本沒有想到，滬市火車站中藏有一個刺客。當宋教仁在火車站內向送行的眾多民黨黨員和群眾記者揮舞告別之際，刺客應桂馨拔出手槍擊中了宋教仁，子彈從他的後背射入體內，射中其右肋，斜入腹部，凶手開槍後逃逸。
宋教仁疼痛難忍，趴倒在一張椅子上，用手把於右任的頭拉到胸口，喘息地：“吾痛甚，殆將不起……”，當時在火車站送行的黃興、於右任、廖仲愷等將宋教仁送往滬寧鐵路醫院急救。
在醫院中宋教仁向於右任留下遺囑：今以三事奉告：一、所有在南京、北京及東京寄存之書籍，悉捐入南京圖書館；二、我本寒家，老母尚在，如我死後，請克強與公及諸故人為我照料；三、諸公皆當勉力進行，勿以我為念，而放棄責任心。我為調和南北事費盡心力，造謠者及一班人民不知原委，每多誤解，我受痛苦也是應當，死亦何悔？
他並授意黃興代擬電報給袁世凱，講述自己的中彈經過和革命生涯，最後希望袁世凱能夠竭力保障民權，自己則雖死猶生。
從宋教仁給袁世凱發的電報可以看出來，彌留之際宋教仁知道自己不是被袁世凱刺殺的，他並沒有為自己索要什麼，唯獨希望袁世凱不要做獨裁總統。
滬督陳其美將刺客應桂馨抓獲，兩之後應桂馨被殺，隨後陳其美突然宣稱搜出應桂馨與內務部長趙秉均的秘書洪述祖的書信來，陳其美由此認為，宋教仁是被袁世凱所殺。
江蘇都督程德全、江蘇民政長應德閎在收到租界會審公堂移交的證據後，把罪犯應桂馨和國務總理兼內務總長趙秉鈞、內務部秘書洪述祖之間來往的秘密電報和函件的要點以“通電”的形式向海內外公布，迫使趙秉鈞不得不發出公開電報為自己辯解，滬市地方檢察廳也公開傳訊在位的國務總理趙秉鈞。
且不陳其美所陳證據是真是假，但下一任內閣總理被刺殺一事讓袁世凱政府極其被動，眾所周知宋教仁反袁，北上正式來代替袁世凱領導國家的，這相當於下一任國家領導人被殺了，任誰都會認為應該是袁世凱下的毒手。此時陳其美拋出所謂的“證據”，即便不是真的，眾人也認為是真的了。
而在整個宋教仁遇刺一案中，王永安心存懷疑，尤其是他太了解陳其美了，陳其美控製的上海地方法院能夠正確審判才怪。
誠然這個宋教仁自以為懂得政治卻不懂得國情，自以為可以將外國的政治體係照搬全抄挪到中國來，卻完全忘記了推翻滿清並不是國會和那群議員的功勞，而是北洋軍隊、江北軍隊和民黨軍隊的功勞，犯了文人最大的毛病——看不起幹實事兒的人。當然，如果讓宋教仁“任人唯賢”地進行內閣改組，看起來未來的國家一定會非常完美，但卻會遇到政令不通甚至會產生內戰的危險。