Sau khi lẩn tránh pháp luật trong bảy năm, trong khi tiếp tục gây kinh hoàng ở Indonesia bằng các vụ khủng bố chết người với sự tài trợ của al-Qaeda, Noordin bị giết trong một cuộc hành quân của cảnh sát ngày 17/9, 2009, theo tổng giám đốc cảnh sát quốc gia Indonesia, Bambang Hendarso Danuri. Cảnh sát săn lùng các nghi can trong vụ nổ bom ở hai khách sạn sang trọng tại thủ đô Jakarta đã tấn công vào một căn nhà ở trung bộ Indonesia, gây ra một vụ nổ súng kéo dài nhiều giờ và chấm dứt vào lúc rạng sáng với một tiếng nổ lớn. Bốn nghi can khủng bố thiệt mạng, kể cả Noordin. Có ba nghi can khác bị bắt.[10]

Vụ nổ làm cháy nám căn nhà, bung mái và sập tường. Xác Noordin được tìm thấy bên trong căn nhà ở khu ngoại ô thành phố Solo ở trung bộ Java, đảo chính ở Indonesia. Dấu tay của Noordin được giới hữu trách ở Malaysia, nơi Noordin sinh ra, cung cấp và được xác nhận là giống với dấu tay của xác người trong nhà.[11] Xác các nghi can được đưa về Jakarta để tiếp tục giảo nghiệm.[12] Việc thử nghiệm ADN được thi hành và xác nhận chính là thi thể của Noordin.[13] Hàng trăm ký lô chất nổ, các khẩu súng M-16, lựu đạn và bom được di chuyển ra khỏi căn nhà và các xe cứu thương chở xác các nghi can và những người bị thương đi nơi khác. Tuyên bố trong một cuộc họp báo, Danuri nói phía chính phủ đã kêu gọi Noordin đầu hàng nhưng ông ta vẫn tiếp tục nổ súng.