عندما انتهت المصادمات العسكرية بين السلطات الأردنية ومنظمة التحرير الفلسطينية فيما عُرِفَت باسم أيلول الأسود. عُقِد في 28 نوفمبر / تشرين الثاني 1971 اجتماع لجامعة الدول العربية في القاهرة مع الوزراء والزعماء العرب، وكان وصفي التل من المدعوين لحضور الاجتماع. اغتيل وصفي التل يومها بعد انتهاء الاجتماع بعدة دقائق في القاهرة أمام ردهة شيراتون القاهرة، ذكر مدير دائرة المخابرات العامة في الأردن وقتها الفريق نذير رشيد بأنهُ حذر وصفي التل "بأن التيار الناصري يعد لاغتياله، فقال له: "ما حدا بموت ناقص عمر والأعمار بيد الله". حدث الاغتيال في ردهة شيراتون القاهرة بينما كان وصفي التل داخلاً إلى الفندق، وعند وصولهِ الباب تقدم عزت رباح وأفرغ رصاصات مسدسهِ في جسد وصفي التل وسط ذهول حراسهِ والوزراء العرب الذين سارعوا بالاختباء، تمت العملية بنجاح بعد تخطيط جواد أبو عزيزة البغدادي، ومنذر خليفة، وزياد الحلو مع العقل المدبر لهم وهو فخري العمري. اعتقل الأمن المصري المنفذين وشرع في التحقيق معهم، واعلنت منظمة أيلول الأسود عن مسؤوليتها عن العملية، وتوجهت أنظار الأمن المصري إلى أبو يوسف النجار وهو الأمر الذي نفاه التحقيق وأعلنت صحف القاهرة وعلى رأس الصفحة الأولى أن المتهم الأول والعقل المدبر للعملية وقائد المجموعة هو المتهم الفار فخري العمري. ومنذ ذلك اليوم بقى فخري العمري مطلوباً للنظام القضائي الأردني حتى وفاته عام 1991

المحكمة
قامت السلطات المصرية بالإفراج عن المنفذين للعملية دون عقاب ولا محاكمة، فيما يمكن اعتباره دليلاً على تورط النظام الناصري. كانت معظم الدول العربية ضد الأردن في هذه القضية وكان هناك كره شديد لوصفي التل من الزعماء العرب، وذلك بسبب أحداث أيلول الأسود. لقد كانت القضية سياسية وليست جنائية. عند جلسة النطق بالحكم وعند دخول القضاة، جلس القاضي وقال: "بعد الإطلاع على الأوراق وسماع المرافعات والمداولة قانوناً وبعد الإطلاع على المادتين 145 و146 من قانون الإجراءات القانونية قررت المحكمة إخلاء سبيل المتهمين"

الدفن
نقل جثمان وصفي التل إلى عمّان في يوم 28 نوفمبر. ودفن في المقبرة الملكية بعد الصلاة عليهِ صلاة الجنازة في المسجد الملكي في عمّان في يوم 29 نوفمبر. بعد وفاة وصفي التل أعلن الديوان الملكي الأردني الحداد لأربعين يوماً، وتم تعليق دوام المدارس لثلاثة أيام، وامتنع بعض الأساتذة الجامعيين عن إعطاء المحاضرات وقام بعض طلاب الجامعات ومنهم طلاب من الجامعة الأردنية بأعمال شغب ومنع الأساتذة الجامعيين من إعطاء المحاضرات. في كل عام يقوم طلاب الجامعات الأردنية بإحياء ذكرى اغتياله ويقومون بالهتاف له، حيث تم إنشاء تيار "الوصفيون الجدد" و"أبناء الحراثين" في الجامعات، وتقوم قائمة "النشامى" في كلاً من الجامعة الأردنية واليرموك والعلوم والتكنولوجيا في كل عام بإحياء ذكرى اغتياله في عدة كليات. وتم إنشاء غابة ومدرج في كلية العلوم، الجامعة الأردنية وعدة شوارع وميادين تكريماً له

كتب له العديد من الشعراء الأردنيين رِثاءً له وغنى له عدة مطربين. كان أهمهم الشاعر حيدر محمود فكتب قصيدتان وهم "يا دار وصفي" و"ما زال دالية فينا" و هذا جزء من احدي هذه القصائد

يا دارَ وصفي التل..................أوشكُ أنْ أرى وصفي يَعود
فزيّني الساحاتِ..........وعرارُ بينَ يدي قصيدتِهِ على مُهرين
منْ وَجد وطُهر صلاة............................خذْ يا عرار فَمي
ويا وَصفي دَمي.........................واسترجعِ الزّمنَ القَديم

وردت عدة كتب تناولت السيرة الذاتية لوصفي التل، كان أهمها كتاب وصفي التل في مجابهة الغزو الصهيوني من تأليف ناهض حتر، وردت منه طبعتين، طبعة عام 1997 وطبعة عام 2008. يُعتبر الكتاب السيرة الأكثر دقة لحياة وصفي بحكم أن مؤلف الكتاب ناهض حتر يعتبر أقوى الكتاب الأردنيين في العصر الحديث وأنه نقل من الكاتب جورج حداد كتابات وصفي التل التي كان يكتبها، تم اغتيال ناهض عام ٢٠١٦