Предвидя возможность неудачи, террористы одновременно готовились к взрыву поезда под Москвой. На облюбованном месте, в трех верстах от станции «Москва», был куплен дом. «Купец» Сухорукое (Лев Гартман, впоследствии бежавший за границу) с «женой» Перовской и шестью членами террористической группы вели подкоп – подземный ход в 600 аршин – из сарая под железнодорожные пути. Подземный ход обшивали досками. На глубине 5 метров под рельсами заложили мину. В стене сарая было проделано отверстие для наблюдения за поездом. В мину было заложено полтора пуда динамита. Появился сверкавший огнями поезд. Перовская дала сигнал, но исполнители замешкались, царский поезд прошел, а взрывом был поврежден поезд со свитой. Обошлось без человеческих жертв. Заговорщики успели скрыться.
Не удалось и покушение в Одессе, подготовленное Перовской и Саблиным. Они, под видом мужа и жены, сняли лавочку на улице, по которой должен был проехать Государь от вокзала до пароходной пристани. Прорыли ход. Землю складывали в одну из жилых комнат. Но предполагавшаяся поездка царя в Ливадию через Одессу не состоялась.
Исполнительный комитет не падал духом. Принимается решение организовать покушение в самом Зимнем дворце, постоянном месте проживания императора и его семьи. На работу в Зимний дворец поступает член террористической группы Степан Халтурин, столяр по профессии. Он быстро сходится там с «низшим персоналом» служащих и начинает ухаживать за дочерью живущего в подвале дворца охранника-жандарма. Навещая частенько девушку, Халтурин переносит постепенно в своем рабочем сундучке динамит и складывает его в подвальное помещение под столовой. В указанный час (время обеда царской семьи) Халтурин соединяет провода и исчезает из Зимнего дворца. Взрыв раздался в момент, когда царская семья входила в столовую. Задрожал пол. Попадала со стола посуда. Царская семья осталась невредимой. Но погибли 50 солдат Финляндского конвойного полка, дежурившие в караульном помещении, расположенном между подвалом и столовой.
Спустя полгода исполнительный комитет принимает решение организовать покушение в Петербурге, по пути проезда государя от Царскосельского вокзала до Зимнего дворца, заложив мину под Каменным мостом. Два гуттаперчевых мешка наполнили динамитом, обвязали веревками и опустили в воду под мостом. Конец веревки и шнур прикрепили к плоту, стоящему немного выше по течению. В назначенный для покушения день один из участников струсил и не явился. Государь благополучно проехал по мосту, а мешки с динамитом позднее извлекла из воды полиция.
Следующий план покушения разработал Желябов. На Малой Садовой улице, по которой часто проезжал царь, открылась новая торговля – «продажа сыров». В лавочку завезли бочки. Подкоп велся из заднего помещения лавочки под мостовую. Землю складывали в «бочки сыра». «Наблюдатели» следили за маршрутами императора. Обычно Александр II выезжал из дворца после полудня и направлялся в Летний сад. Ездил он в карете, окруженной шестью всадниками из царского конвоя на великолепных лошадях. Царь любил ездить быстро. Двое из всадников прикрывали собой дверцы кареты. Это по будням. А по воскресеньям царь ездил в Михайловский манеж на развод. Оттуда он возвращался по Малой Садовой. По пути следования царя расхаживала многочисленная охрана.
Террористы назначили покушение на 1 марта 1881 года. К 8 часам утра были заложены под мостовую четыре снаряда. Поддержать покушавшихся должны были «метатели» с ручными снарядами. После осмотра в манеже царь отдал приказ ехать не по Малой Садовой, а по набережной Екатерининского канала. Перовская успела предупредить «метателей». В проезжавший царский кортеж полетел первый снаряд, не причинивший императору вреда. Снаряд попал в проходившего по улице мальчика-мясника. Второй «метатель» попал в цель: Александр II был убит.