Задача после провала акции 24 мая усложнилась. Была усилена охрана дома Троцкого. Высота стены вокруг дома была поднята с 10 до 15 футов. Стены виллы Троцкого обложили мешками с песком, на окнах и дверях установили стальные ставни, провели сигнализацию. В тридцати шагах от дома было выстроено специальное караульное помещение для отряда мексиканских полицейских. Вокруг дома установлено постоянное дежурство пяти полицейских патрулей.
Троцкий после покушения не прекратил своей деятельности. В июне-июле он несколько раз встретился с сотрудником американского консульства Макгрегором, которому сообщил имена рабочих лидеров и правительственных чиновников, связанных с Мексиканской компартией. Важной была сообщенная Троцким американскому дипломату информация о том, что в ЦК МКП работает представитель Коминтерна Карлос Контеро (псевдоним известного нам Витторио Видали).
После неудачи 24 мая Эйтингону пришлось сделать основную ставку на Меркадера. Рамон к этому времени был уже вхож в дом Троцкого. Он был лично представлен Льву Давидовичу Сильвией (которая начала работать у него секретарем) 28 мая 1940 года, через четыре дня после нападения группы Сикейроса, и сумел произвести на свою будущую жертву хорошее впечатление. Рамон добровольно предложил себя для ликвидации Троцкого.
В Испании он научился стрелять и драться в рукопашном бою. На совместном совещании Эйтингона, Каридад и Рамона Меркадеров, на явочной квартире в Мехико, в качестве орудия убийства они решили использовать лож или альпинистский ледоруб, как бесшумные и легко проносимые через охрану.
Придумали они и мотив для убийства, с целью сокрытия связи убийцы с советской разведкой, и компрометации Троцкого и таким образом дискредитировать его движение. Было решено, что Рамон, если его схватят на месте покушения, заявит, что Троцкий убеждал Сильвию Агелоф не выходить замуж за Меркадера, а самого Меркадера агитировал вступить в международную террористическую организацию, готовившую убийство Сталина.
Эйтингон предложил следующий план покушения: он сам вместе с Каридад и пятью боевиками попытаются напасть на дом Троцкого, отвлечь стрельбой внимание охраны, а находящийся в доме Меркадер тем временем ликвидирует Троцкого. Меркадер не согласился с планом Эйтингона и убедил его, что сможет в одиночку убить Троцкого.
17 августа 1940 года Меркадер попросил Троцкого посмотреть написанную им статью. Троцкий согласился.
20 августа Меркадер принес Троцкому рукопись. Рассчитывая быстро сделать свое дело и скрыться, Рамон оставил свой автомобиль перед виллой, в 100 метрах от которой его ждал еще один автомобиль, в котором находились Каридад и Эйтингон.
О том, что произошло, когда Троцкий сел за письменный стол, существуют различные версии. Сам Меркадер на суде рассказывал следующим образом:
«Я положил свой плащ на стол таким образом, чтобы иметь возможность вынуть оттуда ледоруб, который находился в кармане. Я решил не упускать замечательный случай, который представился мне. В тот момент, когда Троцкий начал читать статью, послужившую мне предлогом, я вытащил ледоруб из плаща, сжал его в руке и, закрыв глаза, нанес им страшный удар по голове …
Троцкий издал такой крик, который я никогда не забуду в жизни. Это было очень долгое „А-а-а …“, бесконечно долгое, и мне кажется, что этот крик до сих пор пронзает мой мозг. Троцкий порывисто вскочил, бросился на меня и укусил мне руку. Посмотрите: еще можно увидеть следы его зубов. Я его оттолкнул, он упал на пол. Затем поднялся и, спотыкаясь, выбежал из комнаты …».
Вот что рассказал он же через 29 лет, в 1969 году в Москве Судоплатову: