Заручившись этими обещаниями, 28 февраля Петрозино прибыл в Палермо. Там он остановился в первоклассном отеле «Отель де Франс» на пьяцца Марина. Из соображений безопасности и конспирации корреспонденцию Петрозино отправлял через солидный банкирский дом «Банка коммерчиале итальяна».
Но все старания молодого лейтенанта полиции были обречены на неудачу: задолго до того, как Петрозино вступил на апельсиновый остров, глава сицилийской мафии дон Вито Кашо Ферро был предупрежден американским филиалом о секретной миссии американского детектива. Дон Вито, прошедший в молодости «курс обучения» в американской «Черной руке», ни на минуту не упускал Петрозино из виду. Его люди следили за каждым шагом американца. Его первое донесение нью-йоркской полиции также попало в их руки. Петрозино, усиленно искавший в Палермо контакты с посредниками мафии, не догадывался, что за каждым окошечком высокоавторитетного «Банка коммерчиале итальяна» сидел член «Общества чести». Мафиози, неотступно следившие за Петрозино, вскоре обнаружили его особый интерес к достопримечательностям Палермо, и, когда они донесли об этом почтенному дону Вито, глава мафии принял дьявольское решение.
12 марта один из агентов сообщил дону Вито, что шпик Петрозино направляется к памятнику Гарибальди на пьяцца Марина. В это время дон обедал у своего друга. Он попросил у хозяина извинение за то, что вынужден будет ненадолго отлучиться. Дон Вито застал Петрозино у памятника герою борьбы за освобождение Италии и хладнокровно, четырьмя выстрелами из револьвера убил лейтенанта нью-йоркской полиции. Затем главарь сицилийской мафии не спеша сел в пролетку, на которой приехал, и возвратился к своему другу, чтобы продолжить обед. Более сотни человек находилось на пьяцца Марина в момент совершения этого преступления. Однако, когда полиция стала искать свидетелей, одни не слышали даже выстрелов, другие, к сожалению, не видели преступника, а третьи не узнали его. Омерта́ надежно защитила дона Вито.
Во всех нью-йоркских газетах появилось под крупными заголовками сообщение о гибели Петрозино. Президент США Теодор Рузвельт лично почтил память убитого офицера полиции. Вдова Петрозино получила за своего мужа золотые часы и ежегодную пенсию 1000 долларов. Шеф нью-йоркской полиции Бингхэм по поводу гибели своего сотрудника, который так и не выполнил в Палермо порученного ему дела, ограничился суровыми словами предостережения: «Я надеюсь, что это убийство отчетливо показало американскому народу всю серьезность опасности, которую представляет для нас мафия».