A partir del primer enfrentamiento armado con los agentes de dos patrullas de la Guardia Civil -una de Tráfico y otra de Seguridad Ciudadana- en Las Quintanillas- las posibilidades de huida de Óscar Piñón Casal se redujeron a la mínima expresión. Barcelona, en ese momento, quedaba muy lejos. Y el policía nacional de baja por problemas psicológicos lo sabía. No obstante, continuó con su obstinada fuga, para lo cual apagó las luces de su Opel Astra con el fin de tratar de despistar a las dotaciones de la Benemérita que salieron tras él por la A-231 en dirección A-62. Algún camionero que circulaba a esa hora por la vía se topó con la escena y no dio crédito.
Antes de llegar a la Autovía de Castilla a la persecución del agente gallego se sumaron otros tres vehículos policiales, dos del Instituto Armado y otro de la Policía Nacional, que lo siguieron de cerca hasta el enlace con la doble vía que une Burgos con Portugal. El Opel Astra tomó dirección Vitoria y, cuando parecía que iba a superar la salida de Villagonzalo Pedernales, dio un volantazo y se introdujo en la gasolinera de Shell, quizá obligado por el pinchazo de una de las ruedas a causa de un disparo, ya que en el tiroteo de Las Quintanillas los guardias civiles había apuntado a los neumáticos. Lo cierto es que tras la refriega las cuatro ruedas del vehículo estaban reventadas, de manera que es difícil confirmar si alguna de ellas lo fue antes de llegar a la estación de servicio.
Los testigos del suceso vieron cómo el conductor del Opel Astra se apeaba con rapidez del coche y salía «empuñando un arma y apuntando directamente» al vehículo de la Guardia Civil que encabezaba la persecución. Después los tiros por una parte y otra se sucedieron hasta que el hombre «quedó boca abajo, inmóvil». Sobre las 3,30 de la madrugada era abatido y los sanitarios de Sacyl que acudieron al lugar decretaban su fallecimiento.
En la gasolinera fueron hallados en torno a 50 casquillos de bala, lo que da una idea de la violencia del enfrentamiento entre el sujeto y los agentes de la Guardia Civil y la Policía Nacional. Entre el episodio de Las Quintanillas y el de la gasolinera, Óscar Piñón Casal vació dos cargadores de 14 balas más una cada uno. Uno de ellos, según constatan desde La Voz de Galicia, procedía de la misma taquilla de donde robó la pistola de su compañero en la Comisaría de la Coruña. Respecto al otro, la Policía gallega ignora de dónde la pudo haber sacado.