Karlov fue atendido en el mismo lugar del ataque tras ser alcanzado por los disparos efectuados por un desconocido en el centro de la capital turca.
La agencia turca Anadolu dijo que el agresor fue "neutralizado" poco después del ataque, que pareció ser una de las más graves reacciones que se vive en Turquía a consecuencia de la guerra civil de Siria.
Las relaciones entre Moscú y Ankara estuvieron largo tiempo congeladas por el conflicto, en el que cada uno apoya a una facción opuesta.
El Ministerio de Relaciones Exteriores ruso confirmó que el ataque fue perpetrado mientras el embajador Andrei Karlov ofrecía un discurso en la inauguración de una exhibición fotográfica. El diario Hurriyet dijo que fuerzas especiales turcas rodearon el edificio y el canal de televisión NTV aseguró que había otros tres heridos.
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Un testigo de Reuters aseguró que los disparos continuaron un tiempo después de la agresión, pero luego cesaron. Un reportero de Hurriyet afirmó que el atacante gritó eslóganes islamistas.
Rusia y Turquía están involucrados desde hace tiempo en el conflicto en Siria. Moscú es un férreo defensor del presidente sirio, Bashar al-Assad, a quien apoya con tropas y bombardeos aéreos, mientras que Ankara es un opositor a su régimen y ha recibido cerca de dos millones de refugiados desde que comenzó el conflicto en el vecino país hace casi seis años.
El atacante fue identificado como un policía turco que presentó su placa para poder ingresar al acto.
Militantes de Estado Islámico han estado activos en Turquía en los últimos meses, perpetrando atentados con bomba contra objetivos turcos. Una fotografía publicada en Twitter mostró a un hombre vestido de negro con una pistola cerca de un podio en la galería, con las paredes llenas de fotografías colgadas.
En el suelo podía verse a cuatro personas tumbadas, una de ellas posiblemente el embajador.