Al llegar al lugar, la policía los desalojó con balas de goma, gases lacrimógenos y un carro hidrante, por orden directa de Sobisch. Carlos estaba en el asiento trasero de un Fiat 147, que se retiraba del lugar, cuando un policía disparó una granada de gas lacrimógeno hacia el auto. El cartucho de la granada atravesó el vidrio del auto, que estaba a escasos 2 metros, e impactó en la nuca de Fuentealba. Sus compañeros inmediatamente lo sacaron del auto para asistirlo. En ese momento, uno de ellos vio la cara del asesino: Darío Poblete, integrante del Grupo Especial de Operaciones Policiales (GEOP) de Zapala. Carlos fue operado en el hospital provincial, pero no pudieron salvarlo.
En el 2008 suboficial Poblete fue condenado a reclusión perpetua. Sin embargo, lo han dejado salir varias veces y se lo ha visto paseando por las calles de Neuquén.
Distintas organizaciones sindicales y organismos de derechos humanos, junto a su compañera Sandra Rodriguez, continúan exigiendo por el avance de la Causa Fuentealba II, para que se efectivice el juicio y castigo a los responsables intelectuales y políticos. Con este objetivo, miles se movilizaron el pasado 4 de abril, a pesar de la intensa lluvia, por las calles de la capital neuquina.