Однако 27 февраля был арестован Андрей Желябов. Руководство операцией взяла в свои руки Софья Перовская. На совещании Исполнительного комитета, проходившем на квартире, где жили Григорий Исаев и Вера Фигнер, было решено немедленно завершить подготовку к покушению. Были ещё раз обсуждены кандидатуры метальщиков. За одну ночь Николай Кибальчич, Николай Суханов и Михаил Грачевский изготовили четыре бомбы, которые утром 1 марта были переданы Гриневицкому, Михайлову, Рысакову и Емельянову. В ночь на 1 марта Исаев заложил мину под Малой Садовой. Все покинули лавку Кобозевых. В ней оставалась лишь хозяйка – Анна Якимова, которая, стоя у окна, ждала появления кареты Александра II. Завидев её, она должна была дать сигнал Михаилу Фроленко, который находился в соседнем помещении и взял на себя смертельную миссию – взорвать мину. Но вот появился царский выезд и… минуя Малую Садовую, проехал другим путём. По приказу Перовской метальщики перешли на набережную Екатерининского канала.
Прошло какое-то время, и царь, заехав после развода караула в Михайловский дворец, направился по Инженерной улице на Екатерининский канал. Первым навстречу ему шагнул Рысаков. Взмах руки, и под каретой поднялся столб огня. Когда дым рассеялся, все увидели, что целый и невредимый Александр выходит из кареты. Вокруг стонали раненые и лежало несколько убитых из числа конвойных казаков и случайных прохожих. Царь хладнокровно оглядел место взрыва, а затем подошёл к схваченному охраной Рысакову. Коротко взглянув на него и выслушав первый доклад о происшествии, он, подчиняясь уговорам охраны, направился обратно к карете. В этот момент вперёд шагнул, казалось, стоявший до того безучастно молодой человек, который, сблизившись с царём, метнул ему под ноги бомбу. В результате нового взрыва император был смертельно ранен, так же как и совершивший это покушение Игнатий Гриневицкий. Умирающего царя доставили во дворец, и вскоре поднятый над Зимним чёрный флаг известил об окончании двадцатипятилетнего правления Александра II. Россия вступала в новую историческую эпоху.
Получив известие о смерти царя, Исполнительный комитет «Народной воли» подготовил и опубликовал несколько документов, разъясняющих свершившееся. В прокламации «К обществу» содержался призыв продолжать борьбу. В ней говорилось: «Россия, истомлённая голодом, измученная самоуправством администрации, постоянно теряющая силы сынов своих на виселицах, на каторге, в ссылках, в томительном бездействии, вынужденном существующим режимом, – Россия не может жить так долее». Было отправлено письмо и к новому царю – Александру III. В нём самодержавию был предъявлен ультиматум: амнистия всем политическим заключённым и созыв представителей народа – или продолжение кровавой войны.
В своих воспоминаниях народовольцы писали о том, как сразу же после известия о смерти царя они ждали революционного выступления масс. Однако взрывы бомб на Екатерининском канале не стали сигналом к восстанию. Народ остался в целом достаточно равнодушен к происшедшему событию. Либеральная же оппозиция была лишь напугана и раздражена, так как ожидала теперь ответных действий со стороны реакции.
В свою очередь правительство и консервативные силы были не только не дезорганизованы, а, наоборот, сплотились перед лицом грозящей им опасности. В самом Петербурге поднятые на ноги воинские части быстро взяли город под свой контроль. В течение нескольких дней страна была приведена к присяге новому царю, и, кроме отдельных разрозненных выступлений, по большей части среди учащейся молодёжи, в те дни не было зафиксировано серьёзных антиправительственных возмущений.
