Около 12 часов Штауффенберг вместе с генералом Буле явился к начальнику штаба ОКВ генерал-фельдмаршалу Кейтелю, чтобы еще раз обсудить с ним предстоящий доклад. Хефтен остался в приемной в том же помещении. Кейтель сказал, что обсуждение обстановки состоится в предназначенном для этой цели картографическом бараке с деревянными стенами, усиленными бетонной обшивкой.
Кейтель вместе со своим адъютантом фон Фрейендом, Буле и Штауффенбергом вышел из кабинета, чтобы направиться в картографический барак, расположенный минутах в трех ходьбы. Но тут Штауффенберг сказал, что хочет сначала немного освежиться и переменить сорочку. Фон Фрейенд указал им свою спальню, куда Хефтен вошел вместе со Штауффенбергом, так как должен был помочь однорукому полковнику. Им необходимо было остаться наедине, чтобы щипцами вдавить взрыватель бомбы, спрятанной в портфеле.
По пути в картографический барак Штауффенберг несколько раз отказывался от предложения своих спутников понести его портфель. Вместе с уже проявлявшим нетерпение Кейтелем Штауффенберг несколько позднее 12 часов 30 минут вошел в картографический барак. Перед тем как войти, он громко, так, чтобы его услышал Кейтель, крикнул фельдфебелю-телефонисту, что ожидает срочного звонка из Берлина. В момент появления Штауффенберга на совещании генерал Хойзингер как раз докладывал о положении на Восточном фронте. Кейтель на минуту прервал его, чтобы представить Штауффенберга Гитлеру.
Помещение для оперативных совещаний находилось в конце барака и имело площадь примерно 5х10 м. Его почти полностью занимал огромный стол с картами, вокруг которого после прихода Штауффенберга и Кейтеля собрались 25 человек. Напротив двери было три окна – из-за жары их открыли настежь. Гитлер стоял у середины стола, лицом к окнам и спиной к двери. Стол представлял собой тяжелую дубовую плиту, положенную на две массивные деревянные подставки. Штауффенберг поставил портфель с бомбой у той подставки, которая находилась в непосредственной близости от Гитлера.
Вскоре вслед за тем он доложил Кейтелю, что ему необходимо переговорить по телефону, вышел из помещения и направился прямо к генералу Фельгибелю, где его уже ожидал с автомашиной Вернер фон Хефтен. Как считали заговорщики, «в помещении с толстыми или тонкими стенками предназначенная для этой цели взрывчатка... сделает свое дело до конца».
Тем временем Хойзингер продолжал доклад. Полковник Брандт, заместитель Хойзингера, желая подойти поближе к карте, задел ногой помешавший ему портфель Штауффенберга и переставил его по другую сторону подставки стола – подальше от Гитлера.
Поскольку Штауффенберг должен был докладывать сразу же после Хойзингера, но все еще не вернулся, Буле вышел из помещения, чтобы позвать его. Однако телефонист сказал ему, что полковник ушел. Пораженный Буле вернулся в помещение.
В 12 часов 42 минуты – Хойзингер как раз произносил заключительные слова – бомба взорвалась.
Штауффенберг, Хефтен и Фельгибель увидели пламя взрыва и были твердо убеждены в том, что Гитлер убит.
Штауффенберг и Хефтен вскочили в машину, которая через минуты две остановилась у офицерского караула. Охрана сначала отказалась пропустить их, но Штауффенберг сослался на вымышленный телефонный вызов и заявил, что имеет разрешение на выезд. У наружного поста с южной стороны обоих офицеров снова остановили. Однако Штауффенберг не растерялся и тут же позвонил ротмистру фон Мёллендорфу, который по телефону подтвердил дежурному наличие разрешения на выезд.
Чуть позже 13 часов Штауффенберг достиг аэродрома.
Взрыв в помещении для совещания произвел большое разрушение: стол разлетелся на куски, потолок частично рухнул, оконные стекла были выбиты, рамы вырваны. Одного из присутствовавших взрывной волной выбросило в окно. И тут генерал Фельгибель, который должен был по телефону сообщить на Бендлерштрассе об успешном покушении, к ужасу своему, увидел: покрытый гарью, в обгорелом и изодранном в клочья мундире, опираясь на Кейтеля и ковыляя, Гитлер выходит из дымящегося барака! Кейтель довел Гитлера до своего бункера и приказал немедленно вызвать врачей. Гитлер получил ожоги правой ноги, у него обгорели волосы, но в целом травмы оказались легкими.
Убиты или тяжело ранены оказались почти исключительно те, кто стоял справа от подставки стола.
Оправившись от шока, Гитлер и его окружение стали готовиться к намеченному на послеобеденное время визиту Муссолини в ставку Верховного главнокомандования.
Увидев Гитлера живым, Фельгибель от условленного звонка в Берлин отказался. Ведь то, что Гитлер уцелеет, предусмотрено не было. Так центр заговора в Берлине больше трех решающих часов не получал никаких известий.