Вслед за этим В. И. Пилявский организовал зимой 1961 года проведение архитектурных обмеров здания и его археологическое обследование. К этому он привлек своего аспиранта Ю. М. Денисова. Работами руководил доцент кафедры геодезии П. И. Поляков, пригласивший другого аспиранта, ныне профессора, доктора архитектуры теперь уже Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета В. В. Смирнова. Тогда впервые в Ленинграде был использован стереофото-грамметрический метод обмера архитектурного памятника, то есть с использованием геодезических приборов. Он применяется в случаях, когда объекты труднодоступны для выполнения ручных обмеров.
Из Министерства культуры в Ленинград отправилась комиссия, которая среди прочего должна была ознакомиться с делом Успенской церкви. В ее составе был действительный член Академии архитектуры СССР И. В. Баранов. После осмотра он пообещал сделать все возможное для предотвращения сноса уникального памятника. По версии В. В. Смирнова, роковую роль в этой истории сыграло противостояние И. В. Баранову главного архитектора Ленинграда тех лет В. А. Каменского, из-за чего последний решил добиться подписания документа о нецелесообразности сохранения церкви Успения на площади Мира ввиду отсутствия ее архитектурной и художественной ценности. Метростроевцы начали демонтаж здания.
В отчете, составленном В. И. Пилявским и Ю. М. Денисовым, говорится о том, что ни сама церковь, ни ее история и градостроительное значение не были исследованы, отсутствовали сведения об авторе постройки, перестройках. Это стало формальным поводом для снятия ее с охраны еще в 1938 году. Исследователи высказали ряд предположений об авторстве, склоняясь в пользу архитектора М. Е. Земцова, а также убежденность в ее украинских корнях проекта. Они установили полное совпадение архитектуры церкви до ее реконструкции в 1867 году с ее первым изображением на плане Сент-Илера – Горихвостова – Соколова.
Но, очевидно, судьба Спаса на Сенной была предрешена. Как рассказывает В. В. Смирнов, из Министерства культуры в ГлавАПУ пришло письмо всего лишь за сутки до взрыва, да еще накануне выходного дня. В течение этих суток оно неоднократно передавалось из АПУ в Управление Ленметростроя и обратно. Кто-то отложил его «до понедельника», а в это время, в ночь с субботы на воскресенье, был произведен взрыв церкви. После этого все «действующие лица», организовавшие акцию протеста, подверглись показательному разносу. Последствия, по словам В. В. Смирнова, сказались на судьбах участников протеста. Так, В. И. Пилявский не стал деканом архитектурного факультета ЛИСИ, Ю. М. Денисов не защитил диссертацию.
Однако сходный вариант истории со сносом, но только произошедшей в 1966 году с домами, находящимися на площади Коммунаров напротив Никольского собора, рассказал Н. А. Ампилогов, в то время помощник председателя Ленгорисполкома. Прослышав о предстоящем сносе зданий, горожане обратились с жалобой прямо к председателю Совета министров СССР А. Н. Косыгину. От него пришла телеграмма в Ленгорисполком. Н. А. Ампилогов отправился с ней к председателю Ленгорисполкома А. А. Сизову, который сказал: «Ты мне телеграмму не показывал, а к утру чтобы ничего не было». На следующий день напротив Никольского собора зияла пустота. В журнале «Строительство и архитектура Ленинграда» обсуждался вопрос реконструкции квартала. Журнал давал отповедь ретроградам, мешающим прогрессу. На месте снесенных домов должна была возникнуть типовая пятиэтажка, по примеру той, что выросла при слиянии улицы Садовой и канала Грибоедова. Руководству исполкома, разумеется, досталось от министра, обязавшего его восстановить снесенные здания.
Перед взрывом церкви Успения Божией Матери по домам ходили люди и, ничего не объясняя, настойчиво рекомендовали жителям заклеить стекла в окнах как во время войны. Но все и так знали, что должно произойти. Многие накануне не ложились спать.
В ночь с 1 на 2 февраля 1961 года церковь Спаса на Сенной была взорвана по разработанному еще в 1930-е годы методу накладных зарядов с миллисекундным замедлением для безопасного сноса крупных зданий. Сведения об этом способе взрыва сообщены доктором геолого-минералогических наук Е.М.Пашкиным, членом Научно-методического совета Министерства культуры РФ (ныне упразднен). Заряды накладывались на несущие конструкции внутри здания и срабатывали по очереди – сначала обрушивались столбы, падали крыша и купола, потом стены. Таким образом, осколки не разлетались в стороны, а разрушенное здание оседало вовнутрь своих стен, падавших последними. Упавшую почти целиком колокольню Ю. М. Денисов и В. В. Смирнов обмеряли уже на земле. За забором, окружавшим церковь, образовалась гигантская груда битого кирпича. Над площадью в течение нескольких дней висела пыль.