Des agents de la police secrète bulgare assistés du KGB avaient déjà tenté deux fois de se débarrasser de Markov. La troisième fut fructueuse.

Le 7 septembre 1978 (jour de l'anniversaire de Todor Jivkov), il marchait le long du pont Waterloo qui enjambe la Tamise ; il attendait à un arrêt de bus, de l'autre côté de la rue, lorsqu'il fut heurté à la jambe par un homme portant un « parapluie bulgare ». L'homme s'excusa et partit. Markov dit plus tard aux médecins que l'homme avait parlé avec un accent étranger. Il se rappela également avoir senti une piqûre douloureuse lorsque la pointe du parapluie l'avait touché. Lorsqu'il arriva à son bureau de la BBC World Service, il remarqua qu'une petite boursouflure rouge s'était formée, alors que la douleur du coup n'était pas résorbée. Il parla de cet incident à au moins un de ses collègues. Le soir-même il eut une importante fièvre et fut admis à l'hôpital, où il mourut trois jours plus tard.

Markov ayant exprimé aux médecins la suspicion d'avoir été empoisonné, et vu les conditions mystérieuses de la mort, Scotland Yard ordonna l'autopsie. Les médecins légistes découvrirent un petit projectile sphérique et métallique, de la taille d'une tête d'épingle, niché dans son mollet. Il mesurait exactement 1,52 mm de diamètre et était composé de 90% de platine et de 10% d'iridium. Deux orifices de 0,35 mm de diamètre y étaient percés, formant une cavité en forme de X. Des experts de Porton Down trouvèrent dans l'objet des traces de ricine toxique. Une substance mielleuse empâtait les trous pour former une bulle qui maintenait la ricine dans les cavités. Cet enrobage inédit était créé pour fondre à 37 °C, soit la température d'un corps humain. Quand le projectile fut introduit dans la jambe de Markov, c'est ce qui se produisit, et la ricine fut absorbée dans les vaisseaux sanguins. Même si les médecins qui traitaient Markov à l'hôpital avaient su qu'il avait été empoisonné à la ricine, ils n'auraient rien pu faire car il n'y avait et il n'y a toujours aucun antidote connu à ce poison.

Dix jours avant le meurtre on tenta de tuer un autre dissident bulgare, Vladimir Kostov, de la même manière, dans une station de métro parisienne. Les médecins ont trouvé la même sorte d'objet dans sa peau. Cependant l'enrobage semble avoir été endommagé avant ou pendant l'injection, et seule une infime portion du poison infiltra le sang, ce qui ne provoqua que la fièvre. Kostov rapporta que le coup venait d'un homme qui portait un petit sac, mais pas de parapluie. Cela suggère que le "parapluie" serait une pure invention des médias britanniques. La raison principale est que Markov a vu le parapluie, mais n'a jamais dit que c'est du parapluie que venait le coup. Toutefois les experts légaux confirmèrent que la supposée catapulte devait être très perfectionnée ; une autre raison de croire en un ordre de l'Etat.

Trente ans après les faits, la Bulgarie estime qu'il n'existe aucune preuve que l'ancien dissident Georgi Markov a été tué à Londres à l'aide d'un parapluie contenant du poison. Son assassinat le 11 septembre 1978 est resté célèbre sous le nom d'affaire du "parapluie bulgare". Ecrivain, journaliste et opposant au régime communiste, Markov avait quitté la Bulgarie pour passer à l'Ouest en 1969 et aurait été assassiné par les services secrets de son pays.

Pour Luchezar Penev, chef de l'unité des enquêtes criminelles majeures en Bulgarie, aucune preuve ne vient confirmer cette version des faits. Le quotidien bulgare Dnevnik a publié lundi des dossiers de l'ancienne police secrète communiste dans lesquels l'assassin de Markov est identifié sous le nom de code "Picadilly". Ils montrent que l'agent, qui avait suivi un "entraînement spécial", s'est vu décerner deux médailles, a reçu 30 000 dollars et bénéficié de plusieurs congés payés après la mort de Markov.