Между тем в 16.40 появился еще один «Хейнкель». Бомбардировщик шел с южного направления, со стороны деревни Анкудиновка, и летел низко над железной дорогой. Жители Ворошиловского района, еще не успевшие оправиться от первого удара, теперь со страхом увидели, как двухмоторная махина с ревом пронеслась над станцией Мыза. Некоторым даже удалось разглядеть подвешенную под фюзеляжем огромную бомбу. Неожиданно вынырнув из-за гористого берега, самолет пролетел над Окой и с пологого пикирования сбросил мину ВМ1000 на завод «Двигатель революции». Сильнейший взрыв прогремел в здании силовой станции предприятия, в котором находились паровые котлы, дизельная, компрессорная и трансформаторная подстанции. Рабочие, находившиеся в соседних цехах, от сотрясения повалились на пол, затем сверху на них посыпался настоящий дождь из осколков стекла световых фонарей. В сборочном отделении цеха № 6 вспыхнул сильный пожар, впоследствии охвативший также крышу склада черных металлов. Был полностью уничтожен заводской штаб МПВО. Ударной волной и осколками были повреждены линии электропередач, в частности, на соседнем станкозаводе отключились малый фидер № 620 и распределительный киоск № 251 Горсетей, из-за чего часть Ленинского района осталась без электричества.
После этого паника охватила уже почти весь город. Многие жители видели летящие над домами немецкие самолеты и поднимающиеся столбы дыма, дополняемые грохотом взрывов и пулеметными очередями. Пассажиры на ходу выпрыгивали из трамваев, шофера бросали автомашины прямо на дороге и убегали, толпы людей сломя голову бежали к укрытиям. На самом ГАЗе обстановка стала критической. На центральной проходной вахтеры отказались открыть ворота, тогда десятки людей полезли прямо через заборы, стремясь как можно быстрее убраться подальше от цехов.
Не надеясь на защиту со стороны летчиков и зенитчиков, заводской штаб МПВО приказал бойцам истребительного батальона брать винтовки, лезть на крыши корпусов и «отражать налет». Среди них был и Рафаил Ривин:
Последствия дневного налета оказались ужасными. В Ворошиловском районе, на радиотелефонном заводе им. Ленина, погиб 101 человек, в т.ч. почти весь руководящий аппарат. Еще 190 рабочих получили ранения и контузии. Многие другие оказались под завалами. В подвале разрушенного главного корпуса были засыпаны члены штаба МПВО во главе с секретарем парткома П. П. Шумским. Спасательные работы начались почти сразу после взрыва, но затем растянулись на несколько дней. К счастью, вскоре в завале удалось проделать небольшое отверстие, через которое пострадавшим подавали воду и пищу.
На ГАЗе дела обстояли не лучше. Если ТЭЦ чудом уцелела в ходе бомбежки, то ремонтно-механический цех, выпускавший 82-мм минометы, представлял печальное зрелище. Взрывной волной вышибло все остекление производственной части корпуса и соседней кузницы № 2, в нескольких местах был проломлен пол, обрушились около 400 кв. м внутрицеховых перегородок, были уничтожены 45 единиц оборудования, а также инструменты, материалы, полуфабрикаты, готовые минометы, техническая документация и запчасти. Непосредственно над местами взрывов обвалились железобетонные плиты перекрытий. Повсюду среди обломков валялись изуродованные трупы рабочих, части тел и окровавленные ошметки спецодежды. Кроме того, была разрушена силовая электроподстанция, во многих местах порван силовой кабель. Пострадало и расположенное неподалеку здание главного магазина (склада) смежных деталей.
Руководству завода № 718 «Двигатель революции» сразу после налета стало ясно, что в результате бомбежки предприятие выведено из строя. Вследствие полного разрушения силовой станции прекратилась подача электроэнергии и отопления. Вместе с этим взрывная волна выбила практически все стекла во всех световых переплетах и фонарях, что при стоящей минусовой температуре на улице грозило замерзанием и разрывом труб. Поэтому пришлось срочно отдать приказ о спуске всей воды из отопительной системы. Во время бомбежки на территории завода погибли 17 человек, еще 46 получили ранения. Среди погибших оказались начальник цеха № 8 Зуев и помощник начальника 2-го механического цеха Сидоров.