Шестого августа 1925 года, в последний день своей жизни, Котовский побывал на костре у пионеров, рассказывал им о своей юности и подвигах в Гражданскую войну, о подавлении антоновщины. На следующий день с утра они с женой собирались вернуться в Умань. Отдыхавшие в санатории котовцы устроили комкору прощальный ужин. За доброй чаркой вина засиделись далеко за полночь. Ольга Петровна устала и ушла пораньше, муж остался догуливать. Потом начальник охраны сахарного завода Мейер (Майорик) Зайдер вышел с Григорием Ивановичем на крыльцо, чтобы поговорить… Через некоторое время послышался выстрел. На месте преступления была найдена фуражка Зайдера со следами крови Котовского. Ее и тело комдива отправили на судебную экспертизу.
Приказ Реввоенсовета Республики в связи с гибелью Котовского, подписанный Фрунзе, гласил:
«6 августа в городе Одессе убит командир 2 кавалерийского корпуса тов. Котовский, Григорий Иванович.
Тов. Котовский — революционер-подпольщик, с первых дней Гражданской войны стал в ряды Красной гвардии, а затем армии, командуя вначале горсточкой храбрых кавалеристов-партизан бессарабцев против оккупационных румынских войск. В дальнейшем этот отряд развернулся под его руководством в дивизион, полк, бригаду и, наконец, дивизию — 3 Бессарабскую.
Имя тов. Котовского и руководимые им части Красной конницы пользуются широкой известностью в армии и стране, в особенности же среди трудящихся Украины, где они в борьбе с германскими оккупантами, петлюровскими бандами, Деникиным и белополяками вписали в историю Гражданской войны и Красной конницы ряд геройских подвигов.
Не раз пули врагов ловили этого героя-командира в открытом бою. Не раз шпионы и бандиты готовили ему смерть из-за угла. Он оставался жив там, где, казалось, смерть была неизбежна.
И вот теперь предательская пуля убийцы вырвала его из наших рядов. Случай беспримерный. Тот, у кого поднялась рука на такого человека, — или безумец, или предатель, какого еще не знала страна. Революционный суд воздаст должное преступнику, но не вернет стране и армии того, чье имя было грозой врагов, чья шашка была надежной защитой советской земли.
Красная Армия и Красная конница потеряли одного из лучших командиров. Союз Советских Социалистических Республик лишился преданнейшего делу революции бойца.
Прощай, дорогой товарищ!
Красная Армия сохранит о тебе память навсегда. На твоих боевых подвигах воспитывались сотни командиров. Они будут и впредь примером для бойцов Красной Армии в грядущих битвах за рабоче-крестьянское дело.
В увековечение памяти тов. Котовского 3 Бессарабской кавалерийской дивизии, организатором которой был тов. Котовский, присвоить его имя и впредь именовать „3 Бессарабская кавалерийская дивизия имени тов. Котовского“».
Перед этим Фрунзе направил специальную телеграмму и бойцам 2-го кавкорпуса, где отозвался о погибшем комкоре менее официально, с теплотой и болью: «Сегодня мной получено донесение о смерти тов. Котовского. Известие это поражает своей неожиданностью. Выбыл лучший боевой командир всей Красной Армии. Погиб бессмысленной смертью в разгаре кипучей работы по укреплению военной мощи своего корпуса и в полном расцвете сил, здоровья и способностей. Знаю, что ряды бойцов славного корпуса охвачены чувством скорби и боли. Не увидят они больше перед собой своего командира-героя, не раз водившего их к славным победам. Умолк навеки тот, чей голос был грозой для врагов советской земли и чья шашка была лучшей ее оградой.
Рука преступника не остановилась перед тем, что она поднимается против лучшего из защитников республики рабочих и крестьян. Она решилась на позорнейшее, подлейшее дело, результат которого будет на радость нашим врагам.
Вся Красная Армия сверху донизу переживает те же чувства тяжелой утраты и боли. От имени всех бойцов Красной Армии и Красного Флота, от имени рабоче-крестьянского правительства Союза ССР выражаю осиротелым бойцам корпуса горячее братское соболезнование. Пусть память и славное имя почившего героя-командира вечно живут в рядах бойцов его корпуса. Пусть и в мирное время, и в грозный час военных испытаний служит оно путеводной звездой в жизни и работе корпуса. Почившему комкору вечная слава!»
Сталин же 9 августа телеграфировал из Сочи Молотову, попросив также показать телеграмму Бухарину. В ней, среди прочего, были такие строки: «Как здоровье Фрунзе? В какой обстановке убит Котовский. Жаль его, незаурядный был человек».
Одиннадцатого августа Одесса провожала Котовского в последний путь — его должны были похоронить 12 августа в Бирзуле, которую предполагалось сделать столицей автономной Молдавии.