3 lipca 1932 około godziny 18 przybył do lwowskiej restauracji „Hungarja”. Ubrany po cywilnemu miał ze sobą teczkę, w której znajdowały się aparat fotograficzny i broń krótka. Zajął miejsce przy osobnym stoliku za kotarą. Tam przysiadła się do niego będąca pod wpływem alkoholu Zofia Myszczyszyn, była tancerka w klubach nocnych, później znana jako dama z półświatka, która miała poznać Korytowskiego dwa dni wcześniej. Kiedy oficer udał się do głównego pomieszczenia lokalu z zamiarem uiszczenia rachunku za zamówienie, kobieta pochwyciła pozostawioną przez niego teczkę i zaczęła manipulować przy rewolwerze typu browning. Podczas zabawy bronią dokonała jej odbezpieczenia, po czym nastąpił strzał, który trafił przestępującego przez próg Korytowskiego w prawą skroń, doprowadzając do jego śmierci na miejscu. Po zdarzeniu sprawczyni została aresztowana.
Józef Korytowski był żonaty (w czasie tragicznego wypadku żona kapitana przebywała na wczasach w Żegiestowie).