Штауффенберг поручил командиру самолета быть с полудня готовым к обратному полету в Берлин. На служебной машине Штауффенберг и его спутники отправились в ставку фюрера. Там Штауффенберг доложил о своем прибытии коменданту. После завтрака с его адъютантом ротмистром фон Мёллендорфом Штауффенберг направился к генералу Фельгибелю, начальнику связи вермахта, посвященному в заговор. Около 12 часов Штауффенберг вместе с генералом Буле явился к начальнику штаба ОКВ генерал-фельдмаршалу Кейтелю, чтобы еще раз обсудить с ним предстоящий доклад. Хефтен остался в приемной в том же помещении. Кейтель сообщил, что совещание, первоначально назначенное на 13 часов, переносится на 12 часов 30 минут ввиду визита Муссолини. Доклады должны быть краткими. Затем Кейтель сказал, что обсуждение обстановки состоится в предназначенном для этой цели картографическом бараке с деревянными стенами, усиленными бетонной обшивкой. Когда до 12 часов 30 минут осталось совсем немного, Кейтель вместе со своим адъютантом фон Фрейендом, Буле и Штауффенбергом вышел из кабинета, чтобы направиться в картографический барак, расположенный минутах в трех ходьбы. Но тут Штауффенберг сказал, что хочет сначала немного освежиться и переменить сорочку. В прихожей его ожидал Хефтен. Фон Фрейенд указал им свою спальню, куда Хефтен вошел вместе со Штауффенбергом, так как должен был помочь однорукому полковнику. Им необходимо было остаться наедине, чтобы щипцами вдавить взрыватель бомбы, спрятанной в портфеле.
Взрыв должен был произойти 15 минут спустя. Тем временем Кейтель уже прошел довольно далеко вперед. Пока оба они находились в комнате Фрейенда, Фельгибель связался по телефону с бункером ОКВ и попросил передать Штауффенбергу, чтобы тот еще раз позвонил ему. Фон Фрейенд тут же послал оберфельдфебеля Фогеля сообщить об этом Штауффенбергу. Позже Фогель рассказывал, что видел, как Штауффенберг и Хефтен что-то прятали в портфель, а на койке лежала куча бумаги. Очевидно, его визит помешал им уложить в портфель Штауффенберга обе бомбы. Вероятно, Штауффенберг, как следует предполагать, намеревался взорвать обе эти бомбы.
Однако Хефтен засунул сверток со второй бомбой в свой портфель, а затем, покинув Штауффенберга, быстро вышел, чтобы позаботиться об автомашине. По пути в картографический барак Штауффенберг несколько раз отказывался от предложения своих спутников понести его портфель. Вместе с уже проявлявшим нетерпение Кейтелем Штауффенберг несколько позднее 12 часов 30 минут вошел в картографический барак. Перед тем как войти, он громко, так, чтобы его услышал Кейтель, крикнул фельдфебелю-телефонисту, что ожидает срочного звонка из Берлина. В момент появления Штауффенберга на совещании генерал Хойзингер как раз докладывал о положении на Восточном фронте. Кейтель на минуту прервал его, чтобы представить Штауффенберга Гитлеру, который приветствовал полковника рукопожатием. Затем Хойзингер продолжал свой доклад.
Помещение для оперативных совещаний находилось в конце барака и имело площадь примерно 5x10 м. Его почти полностью занимал огромный стол с картами, вокруг которого после прихода Штауффенберга и Кейтеля собралось 25 человек. Напротив двери было три окна — из-за жары их открыли настежь. Гитлер стоял у середины стола, лицом к окнам и спиной к двери. Стол представлял собой тяжелую дубовую плиту, положенную на две массивные деревянные подставки. Штауффенберг поставил портфель с бомбой у той подставки, которая находилась в непосредственной близости от Гитлера.
Вскоре вслед за тем он доложил Кейтелю, что ему необходимо переговорить по телефону, вышел из помещения и направился прямо к генералу Фельгибелю, где его уже ожидал с автомашиной Вернер фон Хефтен. «Ни один специалист не сомневался в том, что в помещении с толстыми или тонкими стенками предназначенная для этой цели взрывчатка… сделает свое дело до конца». Однако человек предполагает, а Бог располагает.
Тем временем Хойзингер продолжал доклад. Полковник Брандт, заместитель Хойзингера, желая подойти поближе к карте, задел ногой помешавший ему портфель Штауффенберга и переставил его по другую сторону подставки стола — подальше от Гитлера.
Поскольку Штауффенберг должен был докладывать сразу же после Хойзингера, но все еще не вернулся, Буле вышел из помещения, чтобы позвать его. Однако телефонист сказал ему, что полковник ушел. Пораженный Буле вернулся в помещение, В 12 часов 42 минуты — Хойзингер как раз произносил заключительные слова — бомба взорвалась.
Штауффенберг, Хефтен и Фельгибель увидели пламя взрыва и были твердо убеждены в том, что Гитлер убит. Взрыв был такой силы, словно в комнате разорвался 150-миллиметровый снаряд, заявил позже Штауффенберг в Берлине.