Савинков по Садовой улице вышел на Вознесенский проспект, перешел через Фонтанку и двинулся по Измайловскому проспекту навстречу метальщикам. Он видел, что приставы, городовые и филеры подтянулись и кто как мог приосанились. Савинков понял, что Плеве сейчас проедет к Балтийскому вокзалу. Хронометр показывал девять часов сорок пять минут ясного, солнечного утра.
В половине десятого утра блиндированная карета министра внутренних дел Плеве с охраной выехала со служебной дачи на набережной Аптекарского острова и понеслась по Каменноостровскому проспекту, Кронверской набережной, через Биржевый мост, Стрелку Васильевского острова, Дворцовый мост, мимо Зимнего дворца и Адмиралтейства, выехала на Вознесенский проспект, пересекла Синий мост через Мойку у Мариинского дворца, пересекла Казанскую улицу и Екатерининский канал, Садовую улицу, по Измайловскому мосту переехала Фонтанку и выехала на Измайловский проспект. Недалеко от Обводного канала карета с велосипедистами-телохранителями и охранниками в пролетке обогнала Савинкова. Через несколько метров ее кучер замедлил рысь вороных рысаков, чтобы обогнать чьи-то дрожки. С тротуара метнулся Сазонов, с размаху бросил пятикилограммовый снаряд в окно кареты и был тут же сбит с ног охранником-велосипедистом. Оба упали. Раздался оглушительный взрыв и дым до пятого этажа заполнил весь проспект. Плеве, его кучера и его карету разнесло на куски. Савинков подбежал к месту взрыва у Варшавской гостиницы. На грязной мостовой лежал бледный Сазонов, весь в крови, образовавшей краснобагряную лужу у его ног. Вокруг суетилась такая же бледная полиция и охрана, в белых перчатках. Савинкова быстро прогнали. Потрясенный Савинков не заметил ни обломков кареты, ни того, что только что было столпом самодержавия, машинально вышел к Технологическому институту, сел в пролетку Дулебова, назначил новое покушение на три часа, когда Плеве будет возвращаться с доклада Николаю II. Только к двум часам Савинков из газеты узнал, что Плеве убит и этим же днем выехал в Варшаву. Каляев и Боришанский видели взрыв Сазонова собственными глазами, утопили свои бомбы в определенных для этого местах и покинули Петербург, так же как и Швейцер, вывезший в мешке оставшийся динамит, несмотря на полчища растерявшейся полиции, окружившей все столичные вокзалы. Сазонова прооперировали и отвезли на допрос в Департамент полиции к Цепному мосту. В соответствии с Уставом партии эсеров он давать показания отказался. Сикорский растерялся, в Петровский парк не пошел, взял лодку с лодочником прямо у Невы, выбросил бомбу у броненосца «Слава» и был арестован. Казалось, чиновно-имперская столица находилась в шоковом состоянии. Потрясенная империя читала прокламацию Боевой Организации партии социалистов-революционеров «15 июля 1904 года. По делам вашим воздастся вам»:
«Плеве убит. С 15 июля вся Россия устает повторять эти слова. Кто разорил страну и залил ее потоками крови? Кто вернул нас к средним векам с еврейским гетто, с кишиневской бойней? Кто душил финнов за то, что они финны, евреев, за то, что они евреи, армян за Армению, поляков за Польшу? Кто стрелял в нас, голодных и обезоруженных, насиловал наших жен, отнимал последнее достояние? Кто, наконец, в уплату по счетам дряхлеющего самодержавия послал умирать десятки тысяч сынов народа и опозорил страну ненужной войной с Японией? Кто? Все тот же неограниченный хозяин России, старик в расшитом золотом мундире, благословенный царем и проклятый народом. Смерть Плеве только шаг вперед к пути освобождения народа. Путь далек и труден, но начало положено и дорога ясна: Карпович и Балмашев, Гершуни и Покотилов, неизвестные в Уфе и неизвестные у Варшавского вокзала ее нам указали. Судный день самодержавия близок. Побеждает тот, кто силен, кто чтит волю народа. И если смерть одного из многих слуг ненавидимого народом царя еще не знаменует крушения самодержавия, то организованный террор, завещанный нам братьями и отцами, довершит дело народной революции. Да здравствует «Народная воля!» Да здравствует революционный социализм! Да погибнет царь и самодержавие!»
15 июля в швейцарской деревне Германе близ Женевы проходил съезд заграничных организаций партии социалистов-революционеров, обсуждавший партийную программу. Когда на вечернее заседание съезда принесли сообщение об убийстве Плеве, его участники устроили шумное празднование удачного политического убийства, вызвавшее интерес полиции. Эсеровский боевик Сергей Слетов вспоминал: «На несколько минут воцарился какой-то бедлам. Несколько мужчин и женщин ударились в истерику. Большинство обнимались. Кричали здравницы. Как сейчас вижу Н; стоит, бьет об пол стакан с водой и со скрежетом зубов кричит: вот тебе за Кишинев!»