Перейдя через р. Тузлов, рабочие НЭВЗ, около 300 человек, включая женщин и детей, направились в город. Они несли портреты Ленина. Демонстрация носила исключительно мирный характер. Однако в городе шествие начало быстро обрастать. Возникли массовые стихийные митинги с платформ грузовиков. На Московской улице демонстранты пытались взломать двери городской милиции, рассчитывая освободить арестованных товарищей, но были встречены пистолетными выстрелами и отступили. Таким образом первые выстрелы в Новочеркасске были сделаны милицией. Демонстранты направились к зданию горкома партии, который оказался пуст. С балкона горкома рабочие выступали с речами. Пока все это происходило, прибывшие солдаты заняли почту, банк и радиостанцию. Новочеркасск был окружен войсками, входы и выходы из него перекрыты. В здание горкома вошли солдаты, на улице автоматчики начали оттеснять демонстрантов. Судя по некоторым сообщениям, первая цепь солдат была вскоре заменена, так как командовавший ими капитан предпочел покончить самоубийством перед строем, но не стрелять в народ. Автоматчики открыли огонь сначала поверх голов и убили сидевших на деревьях мальчишек. Затем они перенесли огонь на толпу и стреляли разрывными пулями.
Утверждают, что среди стрелявших было много солдат нерусских национальностей, специально переброшенных в Новочеркасск по приказу командующего Северо-Кавказским военным округом генерала И. Плиева.
Толпа побежала, но убийство продолжалось: солдаты стреляли людям в спину. Площади и улицы опустели. Убитых и раненых начали складывать на грузовики.
Западные источники называют цифру погибших в Новочеркасске — несколько сот человек. А. И. Солженицын делает вывод — 70-80, их них 47 были убиты разрывными пулями, зверство, примененное до того при подавлении восстания заключенных в Кенгире.
Через некоторое время толпа снова нахлынула на площадь и снова была открыта стрельба.
Солдат, стрелявших в толпу в первый и во второй раз, успели заменить свежими солдатами и когда подошедшие к ним новочеркассцы начали стыдить их и проклинать, они отвечали, что их только привезли. Убрать убийц поскорее, скрыть следы преступления — такова была тактика командования — военного и политического. Секретарь горкома КПСС Басов сбежал в Ростов при первых же сведениях о беспорядках. Руководство событиями взяла на себя бригада ЦК КПСС во главе с А. И. Микояном и Ф. Козловым, прилетевшими в Новочеркасск. Толпа требовала, чтобы Микоян прибыл на место расстрела — ведь деревья и скамейки сквера все еще в крови народа, на асфальте лужи крови. «Пусть Микоян приедет сюда! Пусть посмотрит на эту кровь!» Делегации молодых рабочих Микоян и Козлов обещали разобраться и строго наказать виновных, но требовали, чтобы демонстранты разошлись по домам и прекратили беспорядки. Народ не расходился. К вечеру 2 июня для разгона толпы были посланы танки в сопровождении автоматчиков. В воздух полетели трассирующие пули. Тогда толпа постепенно растеклась.
На следующий день, 3 июня, Микоян и Козлов выступили по городскому радио. Теперь зазвучали обычные нотки: события спровоцированы врагами, враги будут наказаны. Разрывные пули советской армией не применяются, ими стреляли «враги». Здесь Микоян не ошибся: приказ стрелять в народ был отдан действительно его врагами — партийно-бюрократической верхушкой в Москве. Был или не был лично причастен к этим событиям Н. С. Хрущев, он, как глава партии и правительства, нес за расстрел в Новочеркасске персональную ответственность. Новочеркассцы были наказаны: никто из раненых и увезенных в госпитали домой не возвратились, а их семьи были высланы в Сибирь. Над участниками событий (их фотографировали сотрудники КГБ во время демонстраций) был устроен ряд закрытых судов и два показательных открытых процесса, на которых 9 мужчин были осуждены к смертной казни и две женщины к 15 годам лагерей. Никто из убийц наказан не был.
В то же время повышение цен на продукты в Новочеркасске было оттянуто на некоторое время. Пустовавшие полки продовольственных магазинов заполнились разнообразными продуктами — обычный прием, к которому прибегают власти в СССР, чтобы успокоить недовольных на время, пока их не выявили и не пересажали. В августе 1962 года на пленум Ростовского обкома КПСС прибыл член Политбюро Кириленко. Бывшие первый и второй секретари Новочеркасского горкома не были избраны в новый состав Ростовского обкома КПСС. На том наказание виновных и закончилось.
Новочеркасск не был единственным городом, где происходили волнения. Они были тем же летом 1962 года в Кемерово. Поводом была нехватка продовольствия. Волнения сопровождались демонстрациями и опустошением продовольственных магазинов.