Утром 20 июля Штауфенберг прибыл на аэродром Рангсдорф под Берлином. В одиннадцать часов утра самолет уже приземлился в ставке Гитлера. Однако внезапно выясняется, что совещание проходит не в главном подземном зале, в котором ударная волна от взрыва уничтожила бы всех, а на открытой застекленной веранде. И хотя это оказалось большой загвоздкой в планах заговорщиков, однако отступать было уже поздно.
Когда Штауфенберг вошел в зал заседаний, Гитлер произносил речь. Увидев молодого офицера, фюрер прервал доклад и с протянутой рукой пошел ему навстречу. После крепкого рукопожатия Гитлер вернулся на место, к столу, а Штауфенберг встал невдалеке, предварительно опустив портфель с взрывчаткой на пол и прислонив его к дубовой ножке стола. Капсула на взрывателе была раздавлена Штауфенбергом в приемной, поэтому теперь надлежало, не привлекая к себе внимания, тихонько покинуть зал заседаний. Штауфенберг подождал еще минуту, после чего наклонился к соседу, сидевшему рядом, и попросил того присмотреть за его портфелем, пока он на минуту выйдет из зала. Сосед молча кивнул в знак согласия, и Штауфенберг с легкой душой вышел из помещения. Однако, как только он скрылся за дверью, сосед задвинул ногой портфель глубоко под стол. Между взрывчаткой и Гитлером возникла толстая дубовая ножка стола. Тем временем Штауфенберг вышел на улицу, где его уже ждала машина с адъютантом Хефтеном. Мгновение – и машина трогается с места. В тот самый момент, когда они подъезжали к воротам номер один, за их спиной раздался мощный взрыв. Но даже несмотря на это, часовые у ворот беспрепятственно выпускают машину Штауфенберга с территории ставки. Впоследствии эта деталь побудила некоторых исследователей выдвинуть версию о том, что в числе заговорщиков был и начальник личной охраны Гитлера Раттенхубер.
Генерал Фельгибель сразу после взрыва звонит в Берлин командующему армией резерва генерал-полковнику Фромму и сообщает: «Фюрер мертв». После этого он отключает в ставке Гитлера связь. Однако, видимо, помня о дьявольском везении фюрера, Фромм не торопится действовать дальше. И оказывается прав. Единственным, кто не пострадал в зале заседаний во время взрыва, был Адольф Гитлер. Он оказался лишь слегка контужен.
Заговорщики, проведя три часа в бесплодных спорах, дали наконец сигнал к началу восстания «Валькирия». Однако время было упущено безвозвратно. В стане заговорщиков началась паника. Начальник Генерального штаба сухопутных войск генерал Бек пустил себе пулю в лоб. Генерал-полковник Фромм переметнулся на другую сторону и