Papież w tym momencie pochylił się, by wziąć na ręce małą dziewczynkę. Został postrzelony w ręce i w brzuch. Ciężko rannego, natychmiast przewieziono do kliniki Gemelli i poddano kilkugodzinnej operacji, podczas której lekarze walczyli o jego życie.

Na wiadomość o zamachu większość stacji radiowych i telewizyjnych na świecie przerwała program i informowała o stanie zdrowia papieża. Ludzie spontanicznie gromadzili się na modlitwie. Do Watykanu napływały depesze od przywódców politycznych i religijnych różnych wyznań.

W Polsce rządzonej przez komunistów, oficjalny komunikat o zamachu na Jana Pawła II podało radio i telewizja, informując później o stanie jego zdrowia. W kościołach w całym kraju organizowano modlitwy i nocne czuwania. O godzinie 20-tej w Krakowie zabrzmiał dzwon Zygmunt. Ciężko chory prymas Stefan Wyszyński (zmarł 28 maja 1981) w ostatnim swoim wystąpieniu 14 maja zaapelował, aby wszystkie modlitwy przekazać w intencji papieża. Słów prymasa, nagranych na magnetofon, wierni wysłuchali tego dnia między innymi w archikatedrze warszawskiej. Kilka dni po zamachu, 17 maja, w łączności z Janem Pawłem II, ulicami Krakowa przeszedł tzw. biały marsz, w którym uczestniczyło pół miliona ludzi.

Dziesięć dni po zamachu lekarze poinformowali, że życiu papieża nie zagraża niebezpieczeństwo. Ten przeżył, ponieważ kula o milimetry ominęła najważniejsze organy. Po trzech tygodniach Jan Paweł II powrócił do Watykanu, jednak rekonwalescencja trwała kilka miesięcy.

Papież przebaczył zamachowcowi, jadąc w karetce do szpitala, zanim stracił przytomność. Publicznie potwierdził to w pierwszym przemówieniu po zamachu. W grudniu 1983 roku odwiedził Agcę w więzieniu.

Podczas zamachu na placu św. Piotra oprócz papieża zostały ranne dwie kobiety: Amerykanka Ann Odre, córka Polki urodzonej w Wadowicach, i pochodząca ze Stanów Zjednoczonych Rose Hall, mieszkająca w Niemczech. Obie przeszły ciężkie operacje. Kulisy zamachu na papieża Polaka oraz motywy, którymi kierował się Mehmet Ali Agca, nie zostały do końca wyjaśnione. Jedna z wersji mówiła o spisku służb komunistycznych. Agca został skazany przez włoski sąd na dożywocie w lipcu 1981 roku. Ułaskawiony po 19 latach, trafił do tureckiego więzienia za inne przestępstwa. Wyszedł na wolność w 2010 roku.

Jan Paweł II przypisywał swoje ocalenie opiece Matki Bożej Fatimskiej, strzały padły bowiem w rocznicę objawień fatimskich, 13 maja. Kilka tygodni po zamachu papież publicznie ogłosił, że Matka Boża zmieniła bieg kul wystrzelonych w jego kierunku. Rok po zamachu - 13 maja 1982 - Jan Paweł II udał się do Fatimy. Pocisk z pistoletu Agcy wyjęty podczas operacji papieża został umieszczony jako wotum w koronie figury Matki Bożej Fatimskiej. W 2000 roku Watykan ujawnił trzecią część tajemnicy fatimskiej, zapowiadającą przelanie męczeńskiej krwi przez papieża.

Przestrzelony pas papieskiej sutanny jest przechowywany w sanktuarium na Jasnej Górze, w pobliżu Cudownego Obrazu Matki Bożej. Naznaczona krwią sutanna, stanowiąca dla wiernych bezcenną relikwię, znajduje się w Sanktuarium Świętego Jana Pawła II w Krakowie.