Исполнительный комитет принял решение убить Александра II. Андрей высказал идею взорвать поезд, когда император будет возвращаться осенью того года из крымской резиденции в Ливадии в Петербург. Он, переезжая из города в город, организовывал это покушение и попутно вел усиленную пропаганду среди населения о необходимости политической борьбы и свержения существующей власти. Желябов (партийные клички «Борис», «Захар», «Тарас») также редактировал подпольную «Рабочую газету» и способствовал ее распространению.
Когда оказалось невозможным нападение в Крыму, Андрей наметил пункты в Подмосковье и под Александровском, Екатерининской губернии (ныне Днепропетровская обл.), близ с. Вознесенка, на четвертой версте Лозово-Севастопольской железной дороги. В Александровске предводитель террористов, назвавшись ярославским купцом Тимофеем Черемисовым, изъявил в Думе намерение открыть свое дело. В заявлении в городскую управу он указал: «Желая устроить в г. Александровске кожевенный завод (сыромятного, дубильного и иного кожевенного производства), честь имею просить:
1. Дозволить мне устройство вышеозначенного завода.
2. Отвести для этого около крепости 1200 квадратных сажен, на условиях продажи при продолжении аренды».
Получив разрешение и уплатив задаток, Андрей выбрал себе участок земли близ полотна железной дороги, но в его отводе ему было отказано, после чего он указал другой участок, вблизи селения Вознесенка. Понятное дело, завод никто строить не собирался, а вся эта комедия была придумана для того, чтобы легально жить в городке, не вызывая подозрений, выбрать подходящее место для закладки динамита и взорвать царский поезд.
В конце октября «купец Черемисов» с сожительницей Акимовой (она же Баска), под видом супружеской пары сняли комнаты в доме мещан Бовенко. Там же нашли приют и сбежавшие из административной ссылки Яков Тихонов и Иван Окладьев, привлеченные Желябовым к покушению. Сюда перевезли три пуда динамита и все необходимое для теракта.
Ночью производилась работа по укладке провода от грунтовой дороги до обрыва, затем по оврагу и вверх на насыпь железнодорожного пути. Потом террористы заложили под шпалы в пробуравленные в земле отверстия два медных цилиндра с динамитом.
Параллельно велись приготовления взрыва на Одесской железной дороге. Там закладку мины взяли на себя Колоткевич и Фоменко (М. Фроленко), который должен был устроиться путевым обходчиком и вблизи своей будки заложить заряд под рельсы. Но это покушение не состоялось из-за того, что царь с семьей не поехали по Одесской магистрали.
16 ноября 1869 года Пресняков, поселившийся в г. Симферополе для получения сведений о времени выезда государя из Крыма, приехал в г. Александровск и известил единомышленников, что самодержец проследует через этот город 18 ноября. В этот день около девяти часов утра Тихонов, Желябов, Окладский и Пресняков, поместив в телегу батареи и спираль Румкорфа, поехали к тому месту, где у них были закопаны минные провода. Окладский, вынув из земли концы, соединил их с батареей и передал Желябову. Когда императорский поезд вышел со станции и несколько его вагонов уже прошли над тем местом, где был заложен динамит, Андрей замкнул цепь, но взрыва не произошло, и состав благополучно проследовал мимо злоумышленников. Впоследствии выяснилось, что запалы были плохого качества и не воспламенили взрывчатку.
Спустя некоторое время неудачники-экстремисты вытащили из земли провода, а динамит оставили под рельсами, так как техники давали ручательство, что, по меньшей мере, в продолжение двух лет взрыва не последует. А мины могли пригодиться весной для повторной попытки, когда император с семьей будет ехать из Петербурга в Крым на летний отдых.
Под руководством Перовской вечером 19 ноября 1879 года на третьей версте Московско-Курской железной дороги, во время следования в Москву поезда с императорской обслугой (царя там не было) террористы взорвали полотно железной дороги. Один багажный вагон перевернулся вверх колесами и восемь вагонов сошли с рельс. К счастью, никто не пострадал.
Экстремисты под руководством Желябова продолжили охоту на самодержца России и предприняли попытку убить его в Петербурге в феврале 1880 года. Но плотник-революционер взорвал динамит под столовой Зимнего дворца раньше, чем туда зашел Александр II с семьей.
Полиция тоже не сидела сложа руки. 25–30 октября 1880 года в Петербурге прошел первый крупный процесс по делу членов «Народной воли» («Процесс 16-ти»). Их обвиняли в покушении на Александра II. А. А. Квятковского и А. К. Преснякова приговорили к смертной казни, четырех человек – к вечной каторге, остальных – к различным срокам каторги и ссылки.