庆祝会结束后，日伪要人纷纷散去，吴菊痴和陈辋子上了吴的黄包车。冯运修等人正中下怀，即骑自行车尾随，寻机下手。
但见两人进了前门附近的一家饭馆，原来两个汉奸是要在这里吃饭。李振英即派刘永康进去观察，刘出来后说饭店地方狭小，开枪容易误伤他人，李即下令两组人员等待。因这些抗团成员衣着举止都很得体自然，并没有引发怀疑。大约一小时后吴菊痴先出门，乘自己的黄包车向东南宣武门方向而去，李振英和冯运修即骑车尾随，叶、刘则在原地等待陈辋子。
行进中李压低帽檐，示意冯运修上前下手，自己拔枪在后接应。
冯运修加快车速，紧紧尾随在吴菊痴车后。
车行到旧师大教师宿舍门前，附近胡同中突然出来一队大户人家送葬的队伍，唢呐和哭泣的声音一片嘈杂。吴菊痴的车夫为了让路停下来，吴和车夫的注意力都被送葬队伍吸引过去。
冯见有机可乘，猛蹬两步，靠近吴菊痴的车侧，单手持枪，对吴的头部连开两枪。因为距离紧，射击准确，吴一声未吭，当即毙命。冯使用的是“掌心雷”手枪，这种枪体积小、装潢精美，通常是显要人物的护身武器，所以用于战斗威力不大，用于刺杀却因为枪声小而备受青睐。实际上吴菊痴的车夫当时根本就没有觉察，直到拉出去很远，才发现吴已经毙命。
冯射击以后没有停车，迅速向前骑行，按照原定计划绕回西四家中去了。李振英则迅速发出“得手”信号，通知叶、刘等中止刺陈的行动，迅速转移。
吴菊痴的死给北平日伪方面极大的震动，但当天进行的大搜捕却一无所获，抗团的人员已经如鱼入大海，脱身而去了。
刺杀吴菊痴是抗团一次相当成功的行动，但也直接导致了日军“八月大逮捕”的迅速展开。八月大逮捕，指的是日军1940年8月上中旬在北平天津联合进行的，针对抗团的大规模搜捕行动。这一次行动抗团成员共计被捕四十余人，北平大部分骨干入狱，天津也遭到重创，李如鹏等牺牲。残存人员继续坚持一时十分困难，遂组织部分骨干人员从天津撤离，将抗团总部转移至重庆。此后军统为抗团成员提供电台和武器，进行人员训练，经过一个恢复时期，从1942年起，又陆续返回平津开展活动，直至抗战的胜利。
