Năm 1992, bà bị bắn chết ở Bonn khi đang ngủ - theo cơ quan cảnh sát - bởi bạn trai của mình, cựu tướng lãnh và chính trị gia đảng Xanh Gert Bastian (sinh năm 1923), người sau đó đã tự sát. Các bạn của bà tin rằng cái chết của Kelly là hoàn toàn bất ngờ và xảy ra ngoài sự chấp thuận của bà. Lúc đó bà 44 tuổi, còn ông ta 69.[3][4] Thi thể của bà được phát hiện ngày 19 tháng 10, và được xác định là đã chết từ ngày 1 tháng 10.[5] Petra Kelly được mai táng tại Waldfriedhof ở Würzburg, gần làng Heidingsfeld ở vùng Hạ Franconia, bang Bayern.