12：35，24名與會者全部聚齊，施陶芬貝格把炸彈放到距離希特勒兩步遠的桌子底下。
兩分鐘後，陸軍副總長豪辛格將軍開始匯報東線戰況，希特勒和與會軍官洗耳恭聽。施陶芬貝格盤桓須臾，趁機溜出會場。一位軍官伸腿碰到施陶芬貝格放在希特勒腳下的公文包，這位軍官出於禮貌，隨手把它挪到桌子腿的另一邊。
施陶芬貝格驅車迅速馳往“狼穴”大門，門衛碰巧與施陶芬貝格爛熟，當即命令哨兵給尊貴的殘疾上校開閘放行。在去機場的路上，施陶芬貝格把剩下沒用的炸彈拋出車窗。他確信，一枚炸彈足以使希特勒粉身碎骨。
施陶芬貝格隨即通知柏林啟動《瓦爾基里計劃》，以此剝奪希特勒的獨裁統治。瓦爾基里是北歐主神沃丁（Wodin，星期三之神）的婢女，也被稱作女武神，她們成群結隊在戰場上空飛舞，專向那些該死的壞人索命。《瓦爾基里計劃》假託動員衛戍區鎮壓國內騷亂，組織1000名騎兵控制柏林城，準備將國家社會主義工人黨領導核心一網打盡……
“狼穴”爆炸過後，24名與會者中4人當場死亡，水泥屋頂掀塌一半，地上炸出一大坑。由於施陶芬貝格手、腳、眼睛嚴重殘疾，三個手指只能啟動一枚定時炸彈，缺乏足夠的爆炸力。碰巧爆炸的一剎，希特勒正趴到桌面上看地圖，厚重的橡木桌子擋住了炸彈，讓希特勒躲過這一劫。
17：00，柏林的黨衛隊奉命到國內駐防軍總部依法逮捕施陶芬貝格。蓋世太保以為“狼穴”爆炸不過是施陶芬貝格個人行為，沒料國內駐防軍嚴陣以待，反將奉命前來的黨衛隊一網打盡。與此同時，戈培爾勸說來逮捕他的國防軍中尉倒戈。當這個中尉表現猶豫時，戈培爾拍著他的肩膀說：“你想想，你在創造歷史。”
18：00，希特勒發表講話：“一夥野心勃勃、毫無理智的軍官企圖弒君篡奪領導權……可天意讓我繼續為人民服務。”德國人民一片歡呼，施陶芬貝格一時成了孤家寡人。
19：00，希特勒授權戈培爾博士指揮柏林“大德意志衛戍區”全力鎮壓叛亂者，武力恢復首都的安定局面。一些參加政變的軍官開始左右觀望，繼而與施陶芬貝格劃清界限。前來圍剿的“大德國衛戍區”與拒捕的施陶芬貝格在國內軍總部展開激戰，施陶芬貝格寡不敵眾，在交火中負傷被俘。他和其他四名同黨未經審判就判處死刑，拖到院子裡立即槍決。
施陶芬貝格在最後一刻還替戰友開脫：“今天發生的一切，都是我的主意。作為軍人，他們僅僅執行了我的命令。所有責任全由我一人承擔。”
據目睹處決全過程的軍人回憶，陸軍上校克勞斯·格拉夫·申克·馮·施陶芬貝格伯爵大義凜然，他的臨終遺言是：“我們神聖的德意志帝國萬歲！” 陸軍元帥A·約德爾被紐倫堡戰犯法庭絞死時，說的也是這句話。