Ambassadøren Andrei Karlov ble skutt i ryggen i det han holdt en tale ved en kunstutstilling.
Attentatmannen er en politimann som ikke var i tjeneste da han gjennomførte drapet.
Hans navn er Mevlüt Mert Altıntaş og skal være 22 år gammel. Han skal også tilhøre politiets spesialstyrke.
Attentatmannen var kledd i svart dress og slips og sto bak Karlov under talen. Plutselig tar han frem sin pistol og skyter ambassadøren. Drapet fanges på film.
– Allahu akbar! Allahu akbar! skriker mannen etter å ha avfyrt de dødelige skuddene.
– Ikke glem Aleppo! Ikke glem Syria!
Han fortsetter deretter å ytre ulike saker, blant annet det muslimske krigsropet «Allahu akbar», som betyr Allah er stor på arabisk.
Til slutt skal politimannen selv ha blitt skutt ihjel av sikkerhetsvakter.
I tillegg til ambassadør Karlov skal tre andre personer ha blitt skutt av attentatmannen.
Russlands utenriksdepartement har bekreftet at deres ambassadør har blitt myrdet i Tyrkia.
– Vi betrakter dette som et terrorangrep, sier talsmann Maria Zakharova.
– Terroren kommer ikke til å seire og vi kommer bestemt til å bekjempe den.
Relasjonen mellom Tyrkia og Russland har tidligere vært spent, men har blitt bedre den siste tiden. Russland støtter regjeringssiden og president Bashar Al-Assad i borgerkrigen i Syria, mens Nato-landet Tyrkia støtter de islamistiske rebellene.
Den tyrkiske regjeringen har også blitt beskyldt for å støtte den islamske staten.