Очевидцами происшествия оказались министр двора барон фон Фредерикс, крупный волынский помещик граф Иосиф Потоцкий, подполковник Шереметьев, камер-юнкер Гревс и некоторые другие. Совокупность показаний этих лиц об обстоятельствах покушения и дает истинную картину события.
1 сентября вечером в помещении оперного театра шла «Сказка о царе Салтане». Во время второго антракта в зрительном зале возле барьера, ограждающего оркестр от зрительного зала, стояли спиной к музыкантам и беседовали между собой Фредерикс и Столыпин. К ним подошел Иосиф Потоцкий, который, извинившись перед Столыпиным, заговорил с Фредериксом, став между ними лицом к зрительному залу. Вдруг из шестого ряда поднялся молодой высокий хрупкий человек во фраке. Ровным и спокойным шагом он приблизился к стоявшей у барьера тройке. Оказавшись на расстоянии не более двух шагов от нее, молодой человек вложил правую руку в карман брюк, вынул браунинг и совершенно спокойно дважды выстрелил в Столыпина. Раненный в руку и живот, Столыпин как-то странно повернулся на ногах вокруг собственной оси и упал в ближайшее театральное кресло.
Одной из пуль, пущенных в Столыпина, был легко ранен находившийся в помещении оркестра концертмейстер Киевской оперы А. А. Берглер. Он был доставлен в Тарасовскую лечебницу. Отсюда он, почему-то считавший себя основным «виновником торжества», ежедневно донимал следователя «покорнейшими» просьбами возвратить ему «пулу» (в подлинниках это слово, означающее пулю, резко отчеркнуто карандашом), которой, как писал он, «стреляли в меня в городском театре». По имеющимся сведениям, ложное и смешное положение, в котором оказался Берглер вследствие того, что он упорно рассматривал себя в качестве основного объекта и жертвы террористического покушения, повлекло за собой впоследствии его увольнение из театра.
Разрядив браунинг, убийца спокойно повернулся лицом к зрительному залу, бросил оружие на пол и, выждав казавшуюся весьма длинной паузу всеобщего оцепенения, направился к выходу, но по пути был схвачен и без сопротивления сдался задержавшим его лицам.
Задержанного стали избивать. Его повалили на пол, а затем поволокли к выходу. Его так били, что, если бы не решимость камер-юнкера М. С. Рощаковского, прибывшего в Киев для обеспечения безопасности царя и сопровождавших его лиц, спасти задержанного от «самосуда» и сдать его живым властям, покушавшийся нашел бы смерть на месте происшествия. По свидетельству Рощаковского, Богров был поднят им с пола и на вытянутых кверху руках полумертвый вынесен из зрительного зала в кабинет дирекции театра. Здесь немедленно приступили к личному обыску и допросу задержанного.
Задержанный назвал себя Дмитрием Григорьевичем Богровым. При обыске у него были обнаружены билеты в дом купеческого собрания и Киевский оперный театр, визитные карточки на имя помощника присяжного поверенного Д. Г. Богрова, три ордена на выступление в судах в качестве защитника и записка следующего содержания: «Николай Яковлевич очень взволнован. Он в течение нескольких часов наблюдает из окна через бинокль и видит наблюдение. Уверен, что за ним поставлено наблюдение. Скверно. Слишком откровенно. Я не провален еще». Утром следующего дня, то есть 2 сентября, Богров был помещен в одну из камер «Косого капонира» в Киевской крепости, одно название которого навевало ужас на людей.
«Косой капонир» был известен как перевалочный пункт для смертников, то есть лиц, приговоренных к смертной казни. Обычно накануне казни этих обреченных перебрасывали из места их заключения сюда, а ночью увозили на «Лысую гору» — так назывался один из самых угрюмых, пользовавшихся мрачной известностью фортов Киевской крепости, где совершалась казнь.
При вторичном, более тщательном обыске у Богрова были обнаружены дополнительно юмористический журнал «Будильник», две металлические запонки, кусок веревки длиной в 63 см и гвоздь. О назначении веревки и гвоздя можно лишь догадываться: в показаниях об этом не сказано ни слова. Надо полагать, что они были где-то подобраны Богровым уже после первого обыска и спрятаны с тем, чтобы использовать их при случае в целях самоубийства. Но эти предметы были у него изъяты.