ساعت 20:40 سه‌شنبه شب گذشته، دکتر سودبخش از مطبش در بلوار کشاورز خارج شد تا سوار بر خودروی شخصی خود راهی خانه شود. خودروی او کنار خیابان پارک بود و پزشک 61 ساله بی‌اطلاع از حضور 2 جوان موتور سواری که در آن نزدیکی به کمین وی نشسته بودند، در ماشین را باز کرد تا سوار آن شود. در همین هنگام صدای شلیک 2 گلوله، شنیده شد و به‌دنبال آن 2 مرد موتورسوار با سرعت زیاد از محل دور شدند.
به‌دنبال تیراندازی مردان موتورسوار، شاهدان به کمک دکتر سودبخش رفتند و همزمان پلیس و اورژانس را در جریان قرار دادند. یکی از گلوله‌ها به‌خودرو خورده بود و گلوله دیگر از ناحیه پشت کمر وارد بدن استادیار دانشگاه علوم پزشکی تهران شده و باعث خونریزی شدید او شده بود.
با حضور آمبولانس اورژانس و ماموران گشت کلانتری 148 انقلاب در محل، مجروح به بیمارستان انتقال یافت اما شدت خونریزی او به حدی بود که وی جان خود را از دست داد. با گزارش ماجرا به قاضی شهریاری، بازپرس ویژه قتل تهران، وی همراه تیمی از کارآگاهان پلیس آگاهی، راهی محل حادثه شدند و به این ترتیب تحقیقات تخصصی برای کشف راز جنایت شروع شد.
به گفته بازپرس شهریاری، بررسی‌ها نشان می‌دهد که مردان موتورسوار با قصد قبلی به کمین دکتر سود بخش نشسته بودند و به‌محض اینکه وی قصد سوارشدن به خودرواش را داشته، او را هدف گلوله قرار داده‌اند. وی ادامه داد: با توجه به شلیک 2 گلوله از سوی عاملان جنایت، بررسی‌های اسلحه‌شناسی و پرس‌و‌جو از شاهدان، برای شناسایی مردان موتورسوار آغاز شده اما آنچه تا‌کنون مشخص شده این است که قاتلان با نقشه‌ای از پیش طراحی شده دست به این قتل زده‌اند.
به گزارش ایسنا به‌دنبال این جنایت، وزیر بهداشت در نامه‌ای خطاب به سردار احمدی‌مقدم، رئیس پلیس کشور، خواستار شناسایی فوری عاملان قتل عبدالرضا سودبخش شده است. این در حالی است که پلیس آگاهی تهران اعلام کرد: تحقیقات اولیه حکایت از آن دارد که علت و انگیزه قتل شخصی بوده و وجود هرگونه انگیزه دیگر در این جنایت منتفی است.
گفته می‌شود برخی از ساختمان‌های واقع در محل جنایت، مجهز به دوربین‌های مداربسته بوده‌اند و هم‌اکنون بررسی فیلم‌های ضبط شده توسط دوربین‌ها برای یافتن سرنخی از قاتلان آغاز شده است. همچنین هنگام جنایت، افرادی شاهد ماجرا بوده‌اند که پرس و جو از آنها آغاز شده است.
براساس این گزارش، دکتر عبدالرضا سودبخش از دانشیاران دانشگاه علوم پزشکی تهران و از پزشکان بخش بیماری‌های عفونی بیمارستان امام خمینی بوده و سمت‌های مختلفی از جمله ریاست کمیته کنترل عفونت درمانگاهی و اورژانس مجتمع بیمارستانی امام خمینی(ره) و عضویت در کمیته آموزش و پژوهش فدراسیون پزشکی ورزشی ایران را برعهده داشته است.