Ohnesorg osallistui Berliinissä 2. kesäkuutan 1967 Iranin shaahin Mohammad Reza Pahlavi valtiovierailun vuoksi järjestettyyn mielenosoitukseen ensi kertaa elämässään. Mielenosoituksen kuluessa poliisin ampuma laukaus surmasi hänet. Asianajajana surmaa seuranneessa oikeudenkäynnissä toimi myöhemmistä RAF-yhteyksistään tunnettu Horst Mahler.
Ohnesorgen surma toimi merkittävänä tekijänä vasemmistolaisen opiskelijaliikkeen radikalisoitumiselle ja Ohnesorg nousi erilaisten radikaalien liikkeiden marttyyrihahmoksi osoituksena valtiojärjestelmän harjoittamasta väkivallasta kansalaisiaan kohtaan.