FBI nimesi Floydin ”julkiseksi viholliseksi nro 1” 23. heinäkuuta 1934 John Dillingerin kuoleman jälkeen. Paikallinen poliisi ja FBI:n agentit Melvin Purvisin johdolla ampuivat Floydin 22. lokakuuta 1934 maissipellolla East Liverpoolissa, Ohiossa. Kuka hänet ampui ja millä tavalla hänet tapettiin, ei ole yksiselitteisesti tiedossa.
Floyd ja Richetti olivat lähteneet Buffalosta, New Yorkista 18. lokakuuta, ja heidän autonsa liukui puhelinpylvääseen kovassa sumussa. Kukaan ei loukkaantunut, mutta auto oli rikki, joten he lähettivät kaksi naisseuralaista hakemaan hinausautoa. He suunnittelivat, että naiset kulkisivat hinausauton kuljettajan mukana kaupunkiin ja korjauttaisivat auton sillä aikaa, kun he odottelisivat tienvarressa.
Aamun sarastaessa 19. lokakuuta autoilija Joe Fryman ja hänen vävynsä David O’Hanlon kulkivat ohi ja huomasivat kaksi pukuihin pukeutunutta miestä makaamassa tienvarressa. He pitivät asiaa epäilyttävänä ja ilmoittivat asiasta Ohion Wellsvillen poliisipäällikölle John H. Fultzille. Fultz tutki asiaa konstaapelien Grover Pottsin ja William Erwinin kanssa. Richetti näki lainvalvojat ja pakeni metsään kahden poliisin takaa-ajamana, kun taas Fultz lähti kohti Floydia. Floyd veti heti aseensa esiin ja ampui, ja hän ja Fultz kävivät keskenään tulitaistelua, jonka aikana Fultz haavoittui jalkaan ja Potts oikeaan olkapäähän, minkä jälkeen Floyd pakeni metsään. Kaksi muuta konstaapelia värväsi avukseen paikallisen poliisin Chester C. Smithin (14. helmikuuta 1895 – 23. lokakuuta 1984), joka oli ollut tarkka-ampujana ensimmäisessä maailmansodassa, ja he ottivat Richettin kiinni. Floyd jäi pakenemaan.
Seuraavista tapahtumista on olemassa ainakin kolme kertomusta, joista yhden on antanut FBI, yhden muut alueella asuneet henkilöt ja yhden paikalliset lainvalvontaviranomaiset. Kertomukset ovat yhtä mieltä siitä, että Floyd liftasi Itä-Liverpoolin kaupunginosassa 22. lokakuuta 1934 saatuaan ruokaa ystävänsä Charles Joyn omistamasta biljardisalista. Lainvalvojien ryhmä huomasi hänet, jolloin hän irtautui autosta ja pakeni kohti puurivistöä. Konstaapeli Chester Smith ampui ensimmäisenä, osui Floydia oikeaan käteen ja kaatoi hänet maahan. Tässä vaiheessa kolme kertomusta eroavat toisistaan; FBI:n agentit vaativat itselleen kaiken kunnian ja kielsivät, että paikalliset lainvalvontaviranomaiset olisivat edes olleet paikalla ampumisessa. Paikallisen poliisin kertomuksen mukaan Floyd pääsi jaloilleen ja jatkoi juoksemista, jolloin koko ryhmä avasi tulen ja kaatoi hänet maahan. Floyd kuoli haavoihinsa pian tämän jälkeen.
FBI:n mukaan kolme FBI:n agenttia (Samuel K. McKee, Jr., David E. Hall ja Winfred E. Hopton) Purvisin johdolla ja kolme East Liverpoolin poliisilaitoksen jäsentä (Herman H. Roth, Jr., Chester C. Smith ja Glenn G. Montgomery) päällikkö Hugh McDermottin johdolla tutkivat kahdella autolla aluetta Clarksonin eteläpuolella Ohiossa. He huomasivat auton liikkuvan maissipellon takaa ja siirtyvän sitten takaisin. Floyd nousi sitten autosta ja veti esiin .45-kaliiperisen pistoolin, ja FBI:n agentit avasivat tulen. Floydin kerrotaan sanoneen: ”Olen mennyttä. Osuitte minuun kahdesti.” Erään aikalaisuutisen mukaan Floyd ryömi ulos maissimaisemasta kohti Dyke-autoa ja muutti sitten suuntaa kohti metsäistä harjannetta. Purvis huusi ”seis”, mutta Floyd juoksi. Puris huusi ”Tulta”, ja Floyd haavoittui kuolettavasti neljästä luodista. Hänen ranteisiinsa laitettiin käsiraudat. Floyd kysyi: ”Kuka helvetti antoi sinulle vihjeen?”. Hän kieltäytyi vastaamasta Purvisin kysymyksiin Kansas Cityn verilöylystä, mutta sanoi: ”Minä olen Floyd… Missä Eddie on?” Luullen, että häntä oli ammuttu kahdesti, hän huomautti: ”Saitte minut kahdesti”. Purvis ei paljastanut Floydin viimeisiä sanoja. Väitetään, että neljä päivää aiemmin Floyd ja kaksi rikoskumppania olivat ryöstäneet pankista 500 dollaria; Floydin osuus viimeisestä pankkiryöstöstä oli 120,00 dollaria.Floydilta löydettyjen tavaroiden joukossa oli kello ja rannekoru, joissa kummassakin oli kymmenen lovea – väitetysti kymmenelle henkilölle, jotka Floyd oli tappanut.
Edistynyt Itä-Liverpoolin poliisipäällikkö Chester Smith kuvaili tapahtumia eri tavalla TIME-lehden vuoden 1979 numerossa. Hänen katsottiin ampuneen Floydin ensin, ja hän totesi haavoittaneensa Floydia tahallaan, mutta ei tappaneensa häntä. ”Tiesin, ettei Purvis voisi osua häneen, joten pudotin hänet kahdella laukauksella .32 Winchester-kivääristäni.” Smithin kertomuksen mukaan Floyd kaatui eikä päässyt jaloilleen, minkä jälkeen Smith riisui hänet aseista. Siinä vaiheessa Purvis juoksi paikalle ja käski: ”Perääntykää tuon miehen luota. Haluan puhua hänen kanssaan”. Purvis kuulusteli Floydia lyhyesti ja sai vastaukseksi kirosanoja, joten hän määräsi agentti Herman Hollisin ”ampumaan häntä”. Tämän jälkeen Hollis ampui Floydia lähietäisyydeltä konepistoolilla ja tappoi hänet. Haastattelija kysyi, salailiko FBI asiaa, ja Smith vastasi: ”
FBI:n agentti Winfred E. Hopton kiisti Smithin väitteen TIME-lehden toimittajille osoittamassaan kirjeessä, joka julkaistiin 19. marraskuuta 1979 ilmestyneessä numerossa. Hän totesi, että hän oli yksi neljästä FBI-agentista, jotka olivat paikalla, kun Floyd tapettiin maatilalla muutaman kilometrin päässä East Liverpoolista, Ohiossa. Hoptonin mukaan East Liverpoolin poliisin jäsenet saapuivat paikalle vasta sen jälkeen, kun Floyd oli jo kuolettavasti haavoittunut. Hän väitti myös, että kun neljä agenttia kohtasi Floydin, tämä kääntyi ampumaan heitä kohti, ja kaksi neljästä tappoi hänet lähes välittömästi. Smithin kertomuksen mukaan Herman Hollis ampui haavoittuneen Floydin Purvisin käskystä, mutta Hopton väitti, ettei Hollis ollut edes paikalla. Ainakin yksi toinen lähde asettaa Smithin version kyseenalaiseksi ja toteaa, että vaikka Smithin kertomus sai laajaa levikkiä, Hollis ei ollut hedelmätarhassa tuona iltapäivänä.Hollisin FBI-profiilissa ei mainita hänen osallisuuttaan tähän välikohtaukseen.Hopton väitti myös, että Floydin ruumis kuljetettiin takaisin East Liverpooliin Hoptonin omassa autossa.
Floydin ruumis balsamoitiin ja sitä katsottiin hetken aikaa ohiolaisessa East Liverpoolissa sijaitsevassa Sturgisin hautaustoimistossa, ennen kuin se lähetettiin jatkamaan matkaansa Oklahomaan. Hänen ruumiinsa asetettiin julkisesti näytteille Sallisawissa, Oklahomassa. Hänen hautajaisiinsa osallistui 20 000-40 000 ihmistä, ja ne ovat edelleen Oklahoman historian suurimmat hautajaiset. Hänet haudattiin Akinsiin, Oklahomaan.
