Durante el ataque, su escolta resultó herido de gravedad y fue trasladado de emergencia al hospital más cercano, pero también falleció.
Los hechos ocurrieron alrededor de las 13:00 horas (14:00 de la Ciudad de México) en Calle 16 entre Constitución y 1 de Mayo de la Colonia Libertad, cuando el mando policiaco iba saliendo de un evento público en la Escuela Secundaria Benito Juárez.
Testigos de los hechos afirman que el ataque inició desde las calles Reforma y Las Américas, donde un vehículo tipo sedán, color blanco, se emparejó a la patrulla donde viajaba Gálvez y su escolta.
Los sospechosos dispararon ráfagas con armas de grueso calibre contra la unidad, iniciándose una persecución hasta el monumento conocido como El Ángel de la Independencia, donde el comandante sin vida se estrelló contra un domicilio.
Marco Vinicio Gálvez murió dentro de la patrulla, mientras que su escolta sobrevivió al ataque herido de gravedad, pero, al ser trasladado al hospital, también perdió la vida.
Las autoridades activaron un Código Rojo e iniciaron el operativo de búsqueda de los sospechosos, en tanto, soldados de la Marina Armada de México sitiaron el puerto de Empalme y Guaymas.