Gdy 13 maja 1981 roku, kilkanaście minut po godzinie 17.00 na początku środowej audiencji generalnej papież stojąc w samochodzie terenowym po raz drugi objeżdżał plac przed bazyliką i pozdrawiał tysiące wiernych, strzały z pistoletu oddał do niego z odległości dwóch metrów Turek Mehmet Ali Agca. Jan Paweł II osunął się w aucie ranny w brzuch, prawy łokieć i palec. Rany odniosły także dwie stojące w pobliżu kobiety. Ciężko rannego papieża zawieziono najpierw na teren Watykanu, pod budynek tamtejszej przychodni. Tam położono go na noszach na ulicy. Osobisty papieski lekarz doktor Renato Buzzonetti stwierdził, że jego stan z powodu dużej utraty krwi jest bardzo ciężki. Dlatego zapadła decyzja o natychmiastowym przewiezieniu Jana Pawła II do kliniki Gemelli, położonej dość daleko od Watykanu. Jechał ambulansem, podarowanym mu przez katolickich lekarzy. Karetkę tę oglądał dokładnie dzień wcześniej podczas wizyty w watykańskim ośrodku medycznym. W karetce stan papieża coraz bardziej się pogarszał; stracił przytomność. W swej książce "Pamięć i tożsamość", wydanej w 2005 r. papież wspominał: "Pamiętam tę drogę do szpitala. Zachowałem jeszcze przez pewien czas świadomość. Miałem poczucie, że przeżyję. Cierpiałem, był powód do strachu, ale miałem taką dziwną ufność. Mówiłem do księdza Stanisława, że wybaczam zamachowcowi. Co działo się w szpitalu, już nie pamiętam". Lekarze, którzy natychmiast przystąpili do operacji, prowadzili trwającą ponad pięć godzin dramatyczną walkę o życie Jana Pawła II. Potem przyznali, że nie bardzo wierzyli w to, że uda się go uratować. Przyjęła się dopiero druga transfuzja. Gdy pierwszą organizm odrzucił, lekarze ze szpitala oddawali w pośpiechu swoją krew. Jednocześnie okazało się, że kula przeszła zaledwie o kilka milimetrów od tętnicy głównej. Operacja zakończyła się po godzinie 23.00 i choć według pierwszego komunikatu jej wynik był pomyślny, istniało bardzo duże ryzyko wystąpienia grożących śmiercią komplikacji pooperacyjnych. Dopiero po latach ujawniono, że tuż po zamachu osobisty papieski sekretarz, dziś kardynał Stanisław Dziwisz, przekonany o tym, że Jan Paweł II nie przeżyje, postanowił ze współpracownikami przygotować komunikat o jego śmierci. 23-letni wówczas Mehmet Ali Agca został zatrzymany przez policję już kilka minut po zamachu na Placu świętego Piotra. Podczas trwającego prawie dwa miesiące śledztwa wielokrotnie zmieniał zeznania bądź odmawiał odpowiedzi, co prowadzących dochodzenie utwierdziło w przekonaniu, że jest nieuleczalnym kłamcą, a także osoba niezrównoważoną. Jego proces rozpoczął się w Rzymie 20 lipca 1981 r. Po dwóch dniach Agca został skazany na dożywocie. 27 grudnia 1983 r. odwiedził go w więzieniu Jan Paweł II i długo z nim rozmawiał. W czerwcu 2000 r. Agca został ułaskawiony przez ówczesnego prezydenta Włoch Carlo Azeglio Ciampiego. Został przekazany Turcji, gdzie odbywa karę więzienia za zabójstwo dziennikarza, które popełnił jeszcze przed zamachem. Nieprzerwanie od chwili zamachu włoski wymiar sprawiedliwości - podobnie jak wywiady wielu krajów - prowadził dochodzenie, mające ustalić wspólników tureckiego zamachowcy. Dosyć szybko - także dzięki zeznaniom samego Agcy - pojawiły się podejrzenia, że w przygotowaniach pomogli mu obywatele bułgarscy. W listopadzie 1982 r. włoska policja zatrzymała pracownika rzymskiego biura bułgarskich linii lotniczych Sergieja Antonowa pod zarzutem współudziału w zamachu. Dwaj inni obwiniani o to samo Bułgarzy - Todor Ajwazow i Żeliu Wasilew - kilka miesięcy wcześniej opuścili Włochy i wrócili do swego kraju, gdzie byli całkowicie niedostępni dla włoskiego wymiaru sprawiedliwości. W sprawie tak zwanego bułgarskiego śladu zamachu przed sądem w Rzymie stanął w 1985 roku tylko Antonow, a Ajwazowowi i Wasilewowi zarzuty postawiono zaocznie. Rok później wszyscy zostali z nich oczyszczeni z powodu braku dowodów. Nie udało się między innymi potwierdzić tezy, że ciężarówka, stojąca 13 maja 1981 roku przed ambasadą Bułgarii w Rzymie, dosłownie kilka metrów od polskiej ambasady miała bezpiecznie wywieźć Agcę z Wiecznego Miasta. Kolejne informacje, do których docierały zachodnie wywiady oraz prywatne śledztwa, prowadzone zarówno we Włoszech jak i za granicą, skłoniły wiele osób, poszukujących zarówno z urzędu, jak i prywatnie prawdy na temat mocodawców spisku na życie papieża, do wyciągnięcia wniosku, że rozkaz jego zabicia nadszedł z Moskwy. Jedną z pierwszych przesłanek, przemawiających za taką wersją było ujawnienie uzyskanej przez CIA informacji, że już w roku 1980 ówczesny szef KGB Jurij Andropow kazał podległym sobie służbom sprawdzić, "jak można fizycznie zbliżyć się do Jana Pawła II". We Włoszech sprawą zamachu zajmowała się między innymi w ostatnich latach parlamentarna komisja, badająca działalność służb byłego bloku wschodniego na terenie tego kraju. Zeznania przed komisją złożył emerytowany sędzia Ferdinando Imposimato, od lat zwolennik teorii o "bułgarskim śladzie" spisku oraz tego, że Antonow i wspólnicy byli wykonawcami rozkazu z Moskwy. Protokoły swych zeznań sędzia Imposimato osobiście przekazał w Warszawie Instytutowi Pamięci Narodowej. W przygotowanym raporcie komisja włoskiego parlamentu, kierowana przez senatora Paolo Guzzantiego stwierdziła, że bułgarskie służby specjalne wynajmując płatnego zabójcę Agcę działały na polecenie wywiadu wojskowego GRU, zaś inspiratorem próby zabicia papieża było najwyższe kierownictwo ZSRR. Jednym z największych sukcesów komisji było dotarcie do zdjęcia, na którym widać wyraźnie, że w chwili zamachu Sergiej Antonow był na Placu świętego Piotra, czego nie udało się udowodnić podczas procesu prawie dwadzieścia lat wcześniej. Antonow zmarł w 2007 roku w Sofii. Sędzia Imposimato zapowiedział, że w 2011 roku, w trzydziestą rocznicę zamachu na papieża opublikuje książkę na ten temat. Ten niestrudzony poszukiwacz prawdy o strzałach na Placu św. Piotra w rozmowie z PAP we wrześniu 2008 roku oświadczył, że według jego wiedzy koło Sofii mieszka Bułgar, który miał być zamieszany w próbę zabicia papieża. Nigdy nie stanął on przed wymiarem sprawiedliwości. Imposimato powiedział, że IPN, badający sprawę zamachu i jego ewentualnych polskich wątków, powinien przesłuchać tego mężczyznę, który - jak dodał - uchodzi w środowisku funkcjonariuszy dawnych służb komunistycznych za bohatera, bo "wykiwał włoski wymiar sprawiedliwości". W opinii emerytowanego włoskiego sędziego strona polska powinna wystąpić o międzynarodowe przesłuchanie Bułgara i postawić go w stan oskarżenia.