В августе того же года Тресков познакомился с офицером, которому было суждено сыграть ключевую роль в покушении на Гитлера 20 июля 1944 года — подполковником Калусом фон Штауфенбергом. Ставший участником заговора Штауфенберг служил в свое время под командованием знаменитого Эрвина Роммеля в Северной Африке, где был тяжело ранен. Уже к 1942 году у офицера сформировалось мнение о том, что Гитлер ведёт страну к катастрофе, однако изначально был против убийства фюрера. Мнение Штауфенберг изменил после Сталинграда. Возможность ему представилась лишь летом 1944 года. В июне офицер был назначен на должность начальника штаба армии резерва. В этом статусе он получил возможность присутствовать на военных совещаниях в ставке Гитлера.
Сегодня в Германии принято идеализировать образ Штауфенберга. Нынешние немцы считают его чуть ли не демократом, пытавшимся спасти страну и освободить народ. Однако факты говорят о том, что полковник был аристократом до мозга костей, относился к «простолюдинам» с презрением, а в самой программе заговорщиков имелся пункт о необходимости в дальнейшем держать народные массы в узде. Ни о какой демократии и, возможно, кардинальном изменении положения простых немцев, закованных в тески гестапо, речи не шло!
Летом 1944 года для заговорщиков сложилась достаточно сложная ситуация. В начале года был арестован входивший в их состав один из высокопоставленных сотрудников абвера Остер вместе с несколькими десятками причастных к заговору лиц, а Гитлер вообще передал военную разведку в РСХА. Абвер, чьим особым положением заговорщики активно пользовались на протяжении нескольких лет, перестал существовать. Поэтому попыток покушения на фюрера с января до середины 1944 года не предпринималось.
В начале июля, когда гестапо уже наступала заговорщикам на пятки, подготовка к осуществлению переворота перешла в заключительную стадию. Заговорщики вошли в контакт с командующим оккупационными немецкими войсками во Франции генералом Штюльпнагелем, который должен был после убийства Гитлера начать переговоры с союзниками. 3 июля генералы Вагнер, Линдеманн, Штифф и Фельгибель провели совещание, на котором обсудили порядок отключения правительственных линий связи Фельгибелем после взрыва.
Изначально планировалось устранить Гитлера вместе с его возможными преемниками — Герингом и Гиммлером. Именно поэтому заговорщики — Штауфенберг и Штифф, имевшие возможность взорвать носимые ими с собой бомбы 6 и 11 июля в ходе участия в мероприятиях вместе с фюрером не стали их активировать. Застать всех троих нацистских лидеров в одном месте оказалось чрезвычайно сложно, поэтому в ходе встречи с Беком и Ольбрихтом Штауфенберг настоял на том, что покушение нужно осуществлять, невзирая на то, находятся ли рядом Геринг и Гиммлер. О них можно будет «позаботиться» потом.
Шанс осуществить переворот представился спустя четыре дня, 15 июля, когда Штауфенберг делал доклад о состоянии резервов на совещании в ставке фюрера. Буквально за два часа до начала совещания Ольбрихт отдал приказ о начале операции «Валькирия» и выдвижении резервной армии в направлении правительственного квартала в Берлине. Штауффенберг сделал доклад и вышел переговорить по телефону с Ольбрихтом. Когда он вернулся, Гитлер уже покинул помещение, заговорщик был вынужден перезвонить Ольбрихту и уведомить его о неудаче. Генерал тут же отменил свой приказ и вернул войска в казармы. Следующее совещание в ставке было назначено на 20 июля.
Операция «Валькирия»
Утром 20 июля Штауфенберг вместе со своим адъютантом оберлейтенантом Вернером фон Хейтеном и генерал-майором Гельмутом Штиффом, также принимавшими участие в заговоре, прибыл в ставку Гитлера в Восточной Пруссии для доклада о формировании из резервистов двух дополнительных боеспособных дивизий. С собой у Штауфенберга были два пакета со взрывчаткой и три химических взрывателя.