На встрече с Рамоном и его матерью на явочной квартире в Мехико Эйтингон, по словам Рамона, предложил следующее: в то время как Меркадер будет находиться на вилле Троцкого, сам Эйтингон, Каридад и группа из пяти человек попытаются ворваться на виллу. Начнется перестрелка с охраной, во время которой Меркадер сможет убить Льва.
Меркадер не согласился с этим планом и убедил Эйтингона, что он один приведёт смертный приговор в исполнение.
Якобы Рамон закрыл глаза, перед тем как ударить Троцкого ледорубом по голове. Ледоруб был спрятан у Рамона под плащом. Троцкий сидел за письменным столом и читал статью Меркадера. Перед тем как Рамон замахнулся на удар, Троцкий слегка повернул голову, и это изменило направление удара, ослабив его силу. Троцкий не был убит сразу и закричал, призывая на помощь. Рамон растерялся и не смог заколоть Троцкого, имея при себе нож.
Когда в комнату вбежала жена Троцкого с охранниками, Меркадера сбили с ног, и он не смог воспользоваться пистолетом. Троцкий же умер на следующий день в больнице.
По первоначальному плану предполагалось, что Троцкий будет убит без шума и Рамон сумеет незаметно уйти — ведь Меркадер регулярно посещал виллу и охрана его знала. Эй-тингон и Каридад, ждавшие Рамона в машине неподалеку от виллы, вынуждены были скрыться, когда в доме начался явный переполох. Сперва они бежали на Кубу, где Каридад, используя семейные связи, сумели уйти в подполье. Григу-левич бежал из Мехико в Калифорнию — там его мало кто знал.
Первое сообщение пришло в Москву по каналам ТАСС. Затем, неделей позже, кодированное сообщение с Кубы прислал Эйтингон, снова через Париж. Судоплатову было объявлено, что людьми Эйтингона и их работой наверху довольны, но участники операции будут награждены только после возвращения в Москву. Берия поинтересовался, удалось ли Каридад, Эйтингону и Григулевичу спастись и надёжно спрятаться. Судоплатов ответил, что у них хорошее укрытие, неизвестное Меркадеру.
Итак, Рамон Меркадер был арестован. В мае 1944 года суд федерального округа Мехико вынес окончательный приговор — 20 лет тюремного заключения.
Из воспоминаний заместителя начальника внешней разведки П.А. Судоплатова: «И. Сталин: мы будем награждать всех участников операции после возвращения домой. А что касается товарища, который привёл приговор в исполнение, то высшая награда будет вручена ему после выхода из заключения. Посмотрим, какой он в действительности профессиональный революционер, как он проявит себя в тяжёлое для него время».
«17 июня 1941 года, — вспоминал Судоплатов, — Эйтингон, Каридад и я были приглашены в Кремль, но не в Свердловский зал, как обычно, а в кабинет Калинина, где Михаил Иванович вручил Каридад и Эйтингону ордена Ленина, а мне орден Красного Знамени.
Берия сообщил мне о решении не жалеть никаких средств для защиты Меркадера. Адвокаты должны были доказать, что убийство совершено на почве склок и внутреннего раздора в троцкистском движении. Эйтингон и Каридад получили приказ оставаться в подполье. Полгода онй провели на Кубе, а затем морем отправились в Нью-Йорк, где Эйтингон использовал свои знакомства в еврейской общине, для того чтобы раздобыть новые документы и паспорта. Вместе с Каридад они прибыли в Лос-Анджелес, а потом в Сан-Франциско. Наум Исаакович воспользовался возможностью возобновить контакты с двумя агентами, которых он и Серебрянский заслали в Калифорнию ещё в начале 30-х гг., и те согласились стать связными с нелегальной агентурной сетью, которая добывала американские ядерные секреты с 1942 по 1945 годы. В феврале Эйтингон и Каридад на пароходе отправились в Китай. В мае 1941 года перед самым началом Великой Отечественной войны они возвратились в Москву из Шанхая по Транссибирской магистрали».
В тюрьме Рамон так и не признался, что имел связь с советской разведкой. Отбыв в заключении 19 лет-
, 8 месяцев и 14 дней, Рамон вышел из тюрьмы 6 мая 1960 года. После освобождения он женился на мексиканке Рокелии Мендоса и вместе с ней был переправлен в Советский Союз. В Москве он получил советское гражданство и документы на имя Рамона Ивановича Лопеса. 31 мая 1960 года «за выполнение специального задания и проявленные при этом героизм и мужество» Р.И. Лопесу было присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».8 июля 1960 года награду Лопесу вручил тогдашний председатель КГБ при СМ СССР А.Н. Шелепин.
В Москве Меркадер работал научным сотрудником в Институте марксизма-ленинизма при ЦК КПСС. Его жена работала диктором в испанской редакции Московского радио. Супруги взяли на воспитание мальчика 11 лет, и семилетнюю девочку, мать которых умерла, а отец, испанский коммунист, погиб во франкистской Испании.
В октябре 1974 года Меркадер с семьёй выехал на Кубу, где в звании генерала работал в МВД страны. Скончался он в Гаване 18 октября 1978 года от саркомы. Похоронен в Москве на Кунцевском кладбище.