Тем временем к новочеркасским демонстрантам присоединялись все новые люди, в том числе женщины и дети. Во главе колонны несли красные флаги, портреты Маркса, Энгельса и Ленина. Вадиму Макаревскому, офицеру, подчиненному Плиева, эта сцена напомнила дореволюционные рабочие демонстрации, как они изображались на полотнах советских художников 55. Некоторые потом сравнивали новочеркасскую демонстрацию с Кровавым воскресеньем. Как и в предыдущий день, демонстрация была мирной; однако партийные чиновники и силовые структуры, уже получившие выговоры за оторванность от народа, были заинтересованы в том, чтобы представить демонстрантов бандой хулиганов.
Чтобы попасть в центр города, колонне нужно было пересечь реку Тузлов; обнаружив, что мост перегорожен танками, многие перешли мелкую реку вброд, другие же двинулись прямо через танки, обходя их или смело карабкаясь по ним. Солдаты почти не пытались их остановить. В половине одиннадцатого толпа, достигшая теперь десяти тысяч человек, вышла на площадь Ленина. Призывы к партийным руководителям выйти и держать ответ перед народом остались без отклика: тогда несколько смельчаков ворвались в здание горкома, вышли на балкон, сорвали красные флаги и портрет Ленина и призвали народ захватить здание милиции и освободить демонстрантов, арестованных накануне. Солдаты дали несколько предупредительных выстрелов в воздух, но толпа не рассеивалась. И вдруг загремели новые выстрелы. Когда огонь прекратился, оказалось, что двадцать три человека (в основном в возрасте от восемнадцати до двадцати пяти лет) убиты и восемьдесят семь ранены; некоторые из них позднее умерли от ран. Среди убитых были две женщины и один мальчик школьного возраста. Впоследствии власти, желая изгладить из памяти жителей эту трагедию, заново заасфальтировали площадь, чтобы уничтожить следы крови, и похоронили погибших на пяти разных кладбищах в дальних концах Ростовской области 56.
Кто отдал приказ стрелять — и был ли вообще такой приказ — так и осталось неясным. В то время КГБ утверждал, что стрелять приказали «военные». Макаревский утверждает, что стрельба началась случайно, когда один из демонстрантов попытался отнять у солдата винтовку. Военная прокуратура, проведшая расследование почти тридцать лет спустя, предположила, что первыми начали стрельбу снайперы из госбезопасности. По словам Микояна, Козлов неотступно требовал у Хрущева разрешения применить силу — и в конце концов его получил. Хрущев, как утверждал Микоян, боялся, что возмущение перекинется на другие рабочие регионы, в том числе на Донбасс 57.
Стрельба на площади Ленина и последующие жесткие меры переломили хребет восстанию, хотя на следующее утро в центре города все же собралось несколько сот человек, привлеченных главным образом криками женщины, потерявшей сына 58. В ответ на новую демонстрацию власти выкатили громкоговорители и начали транслировать записанную накануне речь Микояна. В тот же день Козлов в своем радиообращении пообещал улучшить условия, приведшие к забастовке. Повышение цен он оправдывал, однако уверял, что это временная мера, которая через каких-нибудь два года приведет к изобилию 59. Тем временем милиция арестовала 116 демонстрантов; над 14 зачинщиками был устроен скорый публичный суд, напоминавший процессы тридцатых годов. Семеро, в том числе одна женщина, были приговорены к смерти, остальные — к десяти — пятнадцати годам тюрьмы. Публика в зале суда встретила приговоры возгласами типа: «Собакам собачья смерть!» и «Пусть получат по заслугам!» 60.
Новочеркасская демонстрация была не единственной, которую пришлось подавлять силой: тем же летом в столкновениях с милицией погибли несколько человек в Муроме и Александрове Владимирской области 61. Козлова пролившаяся кровь не лишила аппетита — сразу после новочеркасской трагедии Макаревский слышал, как, разговаривая по телефону с Сусловым, Козлов жаловался на качество местного питания: «Чертова дыра! Распорядись, чтобы сюда что-нибудь прислали. И не забудь: мне нужен отпуск, ты обещал меня поддержать». Хрущев, по-видимому, воспринял известие о трагедии намного тяжелее. Он пытался оправдать силовые действия, заметив Козлову, что, поскольку «миллионы уже погибли ради торжества Советской власти, мы имели право применить силу». В происшедшем он винил всех, кроме себя, — и самих рабочих, и «местных идиотов, которым вздумалось стрелять», и коллег из Президиума. Сергей Хрущев утверждает, что «воспоминания о Новочеркасске мучили отца до конца дней. Именно поэтому он ничего об этом не написал в своих воспоминаниях». Не стоит удивляться и тому, что после трагедии не было проведено серьезного анализа ее причин 62.