Le FBI nomme Floyd « ennemi public n°1 » le 23 juillet 1934, après la mort de John Dillinger. La police locale et les agents du FBI dirigés par Melvin Purvis ont abattu Floyd le 22 octobre 1934 dans un champ de maïs à East Liverpool, Ohio. Les récits diffèrent sur l’identité du tireur et la manière dont il a été tué.
Floyd et Richetti avaient quitté Buffalo, New York, le 18 octobre, et leur véhicule a glissé dans un poteau téléphonique dans un brouillard épais. Personne n’a été blessé, mais la voiture était en panne, ils ont donc envoyé deux compagnes chercher une dépanneuse. Ils avaient prévu que les femmes accompagnent le conducteur de la dépanneuse en ville et fassent réparer le véhicule pendant qu’ils attendraient au bord de la route.
Après l’aube du 19 octobre, l’automobiliste Joe Fryman et son gendre David O’Hanlon sont passés par là et ont observé deux hommes habillés en costume allongés au bord de la route. Ils ont trouvé cela suspect et ont informé le chef de la police de Wellsville, Ohio, John H. Fultz. Fultz a enquêté avec les officiers Grover Potts et William Erwin. Richetti a vu les hommes de loi et s’est enfui dans les bois, poursuivi par deux officiers, tandis que Fultz s’est dirigé vers Floyd. Floyd a immédiatement sorti son arme et tiré, et lui et Fultz ont engagé une fusillade, au cours de laquelle Fultz a été blessé au pied et Potts à l’épaule droite, et Floyd s’est ensuite enfui dans la forêt. Les deux autres officiers ont demandé l’aide de l’officier de police local Chester C. Smith (14 février 1895 – 23 octobre 1984), qui avait été tireur d’élite pendant la Première Guerre mondiale, et ils ont capturé Richetti. Floyd est resté en fuite.
Il existe au moins trois récits des événements suivants, l’un donné par le FBI, l’autre par d’autres personnes de la région, et le dernier par les forces de l’ordre locales. Les récits s’accordent pour dire que Floyd a fait du stop dans un quartier d’East Liverpool le 22 octobre 1934 après avoir obtenu de la nourriture dans une salle de billard appartenant à son ami Charles Joy. Il a été repéré par l’équipe d’hommes de loi, il s’est alors détaché du véhicule et s’est enfui en direction d’une ligne d’arbres. L’agent Chester Smith a tiré le premier, touchant Floyd au bras droit et le faisant tomber au sol. À ce stade, les trois récits divergent ; les agents du FBI s’attribuent tout le mérite, niant la présence des forces de l’ordre locales lors de la fusillade. Selon le récit de la police locale, Floyd a repris pied et a continué à courir, et c’est alors que toute l’équipe a ouvert le feu, l’envoyant au sol. Floyd est mort de ses blessures peu de temps après.
Selon le FBI, trois agents du FBI (Samuel K. McKee, Jr, David E. Hall et Winfred E. Hopton) dirigés par Purvis et trois membres de la police d’East Liverpool (Herman H. Roth, Jr, Chester C. Smith et Glenn G. Montgomery) dirigés par le chef Hugh McDermott fouillaient la région au sud de Clarkson, Ohio, dans deux voitures. Ils ont repéré une voiture qui se déplaçait derrière un berceau de maïs, puis reculait. Floyd est alors sorti de la voiture et a dégainé un pistolet de calibre 45, et les agents du FBI ont ouvert le feu. Floyd aurait dit : « Je suis fini. Vous m’avez touché deux fois ». D’après un récit contemporain, Floyd est sorti en rampant du champ de maïs en direction de la voiture des Dyke, puis a changé de direction vers une crête boisée. Purvis a crié « Halte » mais Floyd a couru. Puris a crié « Fire » et Floyd a été mortellement blessé par quatre balles. Des menottes ont été placées à ses poignets. Floyd a demandé : « Qui t’a balancé ? ». Il a refusé de répondre aux questions de Purvis sur le massacre de Kansas City mais a dit : « Je suis Floyd… Où est Eddie ? » Pensant qu’il avait été touché deux fois, il a fait remarquer : « Vous m’avez eu deux fois ». Purvis n’a pas révélé les dernières paroles de Floyd. Prétendument, quatre jours auparavant, Floyd et deux complices avaient volé 500 $ dans une banque ; la part de Floyd dans son dernier vol de banque était de 120 $.Parmi les effets de Floyd trouvés sur lui, il y avait une montre et un porte-monnaie ayant chacun dix encoches – prétendument pour dix personnes que Floyd avait tuées.
Le capitaine de police à la retraite d’East Liverpool, Chester Smith, a décrit les événements différemment dans un numéro de 1979 du magazine TIME. Il a été crédité d’avoir tiré sur Floyd en premier, et il a déclaré qu’il avait délibérément blessé Floyd mais pas tué. « Je savais que Purvis ne pourrait pas le toucher, alors je l’ai fait tomber avec deux coups de ma carabine Winchester .32 ». Selon le récit de Smith, Floyd est tombé et n’a pas repris pied, et Smith l’a alors désarmé. À ce moment-là, Purvis est arrivé en courant et a ordonné : « Éloignez-vous de cet homme. Je veux lui parler. » Purvis a interrogé Floyd brièvement et a reçu des jurons en réponse, il a donc ordonné à l’agent Herman Hollis de « tirer sur lui ». Hollis a alors tiré sur Floyd à bout portant avec une mitraillette, le tuant. L’intervieweur a demandé si le FBI avait étouffé l’affaire, et Smith a répondu : « Bien sûr, parce qu’ils ne voulaient pas que l’on sache qu’il avait été tué de cette façon. »
L’agent du FBI Winfred E. Hopton a contesté la déclaration de Smith dans une lettre aux rédacteurs du TIME, publiée dans le numéro du 19 novembre 1979. Il a déclaré qu’il était l’un des quatre agents du FBI présents lorsque Floyd a été tué dans une ferme à plusieurs kilomètres d’East Liverpool, Ohio. Selon Hopton, les membres de la police d’East Liverpool ne sont arrivés qu’après que Floyd ait été mortellement blessé. Il a également affirmé que, lorsque les quatre agents ont fait face à Floyd, celui-ci s’est retourné pour tirer sur eux, et deux des quatre l’ont tué presque instantanément. Selon le récit de Smith, Herman Hollis aurait tiré sur Floyd blessé sur l’ordre de Purvis, mais Hopton prétend que Hollis n’était même pas présent. Au moins une autre source discrédite la version de Smith, affirmant que bien que l’histoire de Smith ait été largement diffusée, Hollis n’était pas au verger cet après-midi-là.Le profil de Hollis au FBI ne mentionne pas sa participation à cet incident.Hopton a également déclaré que le corps de Floyd a été ramené à East Liverpool dans la propre voiture de Hopton.
Le corps de Floyd a été embaumé et brièvement vu au Sturgis Funeral Home à East Liverpool, Ohio, avant d’être envoyé en Oklahoma. Son corps a été exposé au public à Sallisaw, Oklahoma. Ses funérailles ont rassemblé entre 20 000 et 40 000 personnes et restent les plus grandes funérailles de l’histoire de l’Oklahoma. Il a été enterré à Akins, Oklahoma.
