1944年7月20日早上8點，施陶芬伯格從柏林登上軍用飛機前往地名為“狼穴”的一個位于波蘭偏僻樹林裡的納粹指揮部。10點30分，飛機在“狼穴”軍用機場降落，施陶芬伯格手提公文包經過三道崗哨進入“狼穴”的中心，在這個公文包中藏有兩顆重1950克的炸彈。會議預計在中午13點開始，施陶芬伯格必須在開會前啟動定時炸彈的點火裝置，這樣炸彈將在15分鐘後起爆。然而希特勒12點半鐘來到會議室並決定立即召開會議，因為他會後還要會見義大利首相墨索里尼。

希特勒提前開會的決定把施陶芬伯格搞得措手不及，他急忙躲到偏僻處著手組裝炸彈。有幾位軍官甚至從他附近走過，看見他在包什麼東西，但誰能想到，施陶芬伯格竟敢在希特勒的指揮部組裝炸彈，而且他是位眾人皆知的人物。1943年他在突尼西亞的一次戰鬥中嚴重受傷，炮彈炸斷了他的右手，左手只剩下三個指頭，右眼完全失明。由於他指揮正確、作戰英勇很受希特勒賞識。希特勒曾表揚他是一個有思想、很理智的指揮官。

匆忙中施陶芬伯格只裝配了一枚炸彈就趕往會議室。施陶芬伯格本來開會就經常遲到，這次遲到也沒有引起別人的注意。他主動上前與正在講話的希特勒握了一下手，並把裝有炸彈的公文包放在希特勒旁邊的桌子腿前，兩分鐘後施陶芬伯格藉口打個電話離開了會議室。

幾分鐘後轟隆一聲巨響，會議室籠罩在煙塵中，碎片橫飛，喊聲頓起，數名軍官被炸得血肉模糊，一個軍官被氣浪彈出了窗外。在參加會議的24人中，有4人當場死亡，水泥屋頂坍塌了一半，地板上炸出一個大坑。但希特勒只受了輕傷。由於施陶芬伯格只使用了一枚炸彈，而不是原計劃的兩枚，炸彈缺乏足夠的威力，特別是厚重的橡木桌面成了希特勒的保護屏障，在炸彈爆炸時希特勒正趴在桌子的軍用地圖上看著什麼，這使他躲過一劫。