7月19日，施陶芬贝格突然接到通知，
要他次日13时到希特勒藏身的地堡“狼穴”报告关于编组新的 “人民步兵师”的进展情况。这一次，施陶芬贝格决定不论另外两人是否在场都要炸死希特勒。
7月20日早晨，阳光灿烂，天气很热。施陶芬贝格带着自己的副官哈夫登中尉飞往“狼穴”。他在公文包里放了3样东西：两枚炸弹、一个定时引爆装置和一件衬衫。11时，施陶芬贝格准时到达“狼穴”。一位负责接待的副官发现他的皮包非常重，施陶芬贝格神态自若：“我们有很多事情要谈。”
桌子底座救了希特勒一命
12时过后，施陶芬贝格走进最高统帅部长官凯特尔的办公室。凯特尔告诉他，因为墨索里尼要在14时30分到达，原定13时召开的会议提前到12时30分。时间已所剩无几了。左眼失明，左手只有3个手指的施陶芬贝格匆忙躲进厕所，开始组装炸弹。盛夏的高温加上过分紧张，使施陶芬贝格的动作变得迟缓。在凯特尔副官不断的催促下，他只好把原定的两枚炸弹减为一枚，定时装置设为12分钟。
施陶芬贝格换下湿透的衬衫，匆忙赶到会场。他原以为会议会在地下室里举行——地下室的墙是钢筋混凝土，墙上无窗，炸弹的威力会非常集中。可是他却被领进了一座木屋，这座木屋有三个窗子。炸弹在这里的威力将大打折扣。
会议已经开始。希特勒正坐在桌子一边的中央，背对着门，一边听着陆军副参谋总长兼作战处长豪辛格将军的汇报，一边摆弄着他的放大镜。桌子四周还站着20来个军官。施陶芬贝格站到桌子旁边，把皮包放在了桌子下面，离希特勒的腿约两米远。此时是12时37分，再有5分钟，皮包里的炸弹就要爆炸了。施陶芬贝格请求离开一会给他的上司打个紧急电话，趁机溜了出去。
他身旁的一位军官俯身到桌上，想更清楚地看地图，发现施陶芬贝格那只鼓鼓囊囊的皮包碍事，就用一只手把它拣起来放到桌子那个厚厚底座的靠外一边。这样一来，在炸弹和希特勒之间就隔着这个厚厚的底座。也许就是这个看来不经意的举动救了希特勒的命，也改变了之后的历史。
12时42分，炸弹准时爆炸。一声巨响后，24名与会者中4人当场死亡。但刺杀的目标希特勒却逃过一劫，仅烧伤了大腿、烧焦了头发、震坏了耳膜。
巨响之后，施陶芬贝格看见了建筑物冒出浓烟和火舌。他毫不怀疑屋内所有人或被炸死或受重伤。虽然警报立即拉响，施陶芬贝格还是顺利通过四道党卫军的检查哨所，抵达了附近的飞机场，飞往柏林。
施陶芬贝格抵达柏林后随即命令启动“瓦尔基里计划”，企图夺权。然而，几个小时后，他们得到消息：希特勒没死!克莱斯特急忙向施陶芬贝格汇报：“我们现在遇到了麻烦，你要想想办法。”
