Pada Februari 2013, Kyle mengundang seorang veteran bernama Eddie Ray Routh. Nahas, Kyle ditembak oleh Routh dari jarak dekat. Routh diketahui mengalami gangguan mental dan trauma parah. Kyle pun tewas saat itu juga.
Kabar kematian legenda sniper AS itu menyeruak ke seantero AS. Banyak pihak berduka akibat kehilangan Kyle. Upacara pemakaman diadakan di Dallas dihadiri sekitar 7.000 orang.
Sementara itu, tersangka pembunuhan Kyle dihukum penjara seumur hidup. Meskipun pengacara Routh menegaskan penembakan itu terjadi karena dorongan trauma, hakim tidak bisa menerima. Routh dinilai telah melakukan pembunuhan dan mengabaikan pembelaan pengacara terdakwa.