Sau khi thông báo với Paris, Stauffenberg quay sang vị tướng cứng đầu Fromm, thủ trưởng trực tiếp của ông, đang từ chối tham gia nhóm âm mưu sau khi được biết Hitler còn sống. Beck không muốn tranh luận, nên Stauffenberg cùng Olbricht đi gặp From. Olbricht nói với Fromm là Stauffenberg có thể xác nhận Hitler đã chết.

Fromm cáu kỉnh nói: "Không thể được. Keitel đã nói với tôi điều ngược lại."

Stauffenberg chen vào: "Keitel nói dối như thường lệ. Chính tôi thấy xác Hitler được mang ra ngoài."

Câu xác minh từ tham mưu trưởng dưới quyền và cũng là nhân chứng làm cho Fromm suy nghĩ, và im lặng. Nhưng Olbricht cố nhân cơ hội Fromm đang chần chừ mà nói rằng, dù sao chăng nữa, lệnh triển khai Phương án Walküre đã được ban hành. Fromm nhảy dựng lên: "Đây là hành động bất phục tùng trắng trợn! Ai đã ra lệnh?" Khi được biết đấy là Đại tá Mertz von Quirnheim, Fromm cho triệu vị sĩ quan đến và nói muốn bắt giữ ông.

Stauffenberg cố gắng lần cuối để thu phục thủ trưởng của ông: "Thưa Đại tướng, chính tôi đã cho nổ quả bom trong cuộc họp của Hitler. Vụ nổ ngang bằng một quả đạn pháo 155 li. Không ai trong phòng họp có thể sống sót được."

Nhưng Fromm là người lựa gió theo chiều quá tài tình nên không thể tháu cáy ông được: "Bá tước Stauffenberg, âm mưu đã thất bại. Ông nên tự xử ngay đi." Stauffenberg lạnh lùng từ chối. Fromm tuyên bố bắt giữ cả ba người khách: Stauffenberg, Olbricht và Mertz.

Olbricht trả lời: "Ông chỉ tự lừa dối. Chính chúng tôi sẽ bắt giữ ông."

Một cuộc giằng co diễn ra mà theo một nguồn tin, Fromm đánh trúng phải mặt Stauffenberg. Fromm bị khống chế nhanh chóng rồi bị quản thúc trong văn phòng người tùy viên của ông dưới sự canh gác của Thiếu tá Ludwig von Leonrod. Nhóm âm mưu thận trọng cắt dây điện thoại trong phòng.

Stauffenberg trở về văn phòng của ông và thấy Thiếu tướng SS Piffraeder đã đến để bắt giữ ông. Piffraeder và hai nhân viên SD bị quản thúc trong phòng kế bên. Rồi Tướng von Kortzfleisch, chỉ huy quân đội ở quân khu Berlin-Brandenburg đến và hỏi chuyện gì đang xảy ra. Khi ông này tỏ ra ương ngạnh, Beck ra lệnh quản thúc ông. Theo kế hoạch, Tướng von Thuengen được cử thay thế ông.

Sự xuất hiện của Piffraeder nhắc cho Stauffenberg nhớ rằng nhóm âm mưu đã quên đặt người bảo vệ quanh tòa nhà. Vì thế, một phân đội của Tiểu đoàn Cảnh vệ Grossdeutschland được điều đến đóng chốt. Thế là, khoảng 5 giờ chiều, nhóm âm mưu ít nhất kiểm soát được tổng hành dinh của họ, nhưng ở Berlin họ chỉ kiểm soát có thế. Chuyện gì đã xảy ra cho các đơn vị Quân đội có nhiệm vụ chiếm đóng thủ đô?

Khoảng 4 giờ chiều, khi nhóm âm mưu bắt đầu hành động, Tướng von Hase, chỉ huy trưởng Berlin, gọi điện cho tiểu đoàn trưởng Tiểu đoàn Cảnh vệ thiện chiến Grossdeutschland, ra lệnh báo động cho Tiểu đoàn và đến trình diện cấp chỉ huy ở Unter den Linden. Tiểu đoàn trưởng, là Thiếu tá Otto Remer vừa được thăng cấp, người sẽ có vai trò chủ chốt trong ngày, tuy là vai trò mà nhóm âm mưu không hề muốn. Họ đã điều tra về anh vì tiểu đoàn của anh đã được phân nhiệm vụ quan trọng, và hài lòng thấy anh là một sĩ quan không thiên về chính trị, người sẵn sàng tuân lệnh cấp chỉ huy trực tiếp. Chắc chắn anh là người dũng cảm. Anh đã bị thương 8 lần và gần đây được chính Hitler gắn Huân chương Chữ thập Hiệp sĩ của Chữ thập Sắt với Lá sồi – là sự phong thưởng hiếm có.

Remer phát lệnh báo động cho Tiểu đoàn dưới quyền như được chỉ thị, rồi vội đi vào thành phố để nhận lệnh cụ thể của Hase. Vị Tướng nói với anh về âm mưu ám sát Hitler và ra lệnh cho anh cô lập các văn phòng bộ ở khu Wilhelmstraße và văn phòng chính của SS. Đến 5:30 giờ, Remer làm xong nhiệm vụ và báo cáo về để chờ chỉ thị tiếp.

Và bây giờ, có một nhân vật chen vào làm cho Remer trở thành kẻ thù của nhóm âm mưu. TS. Trung úy Hans Hagen đã nhận chức vụ sĩ quan chính trị Quốc xã trong tiểu đoàn của Remer. Ông cũng cộng tác với TS. Göbbels ở Bộ Tuyên truyền và được phái đến Berlin. Ông tin chắc mình trông thấy Thống chế von Brauchitsch đang mặc quân phục ngồi trên một chiếc xe của Quân đội, và lập tức nghĩ ra rằng các tướng lĩnh già có thể đang âm mưu gì đấy. Brauchitsch từ lâu đã bị Hitler cho ngưng chức và ngày hôm ấy không có mặt ở Berlin, nhưng Hagen cả quyết mình đã trông thấy ông. Hagen nói với Remer về nỗi nghi ngờ này, vừa khi Remer đang nhận lệnh chiếm lấy Wilhelmstraße. Hagen càng thêm nghi ngờ, thuyết phục Remer cấp cho anh một chiếc mô tô, rồi chạy đến Bộ Tuyên truyền để thông báo cho Göbbels.

Hitler vừa gọi điện cho Göbbels, kể về vụ mưu sát và ra lệnh cho vị Bộ trưởng Tuyên truyền lên đài truyền thanh để báo tin là âm mưu đã thất bại. Dường như đấy là tin tức đầu tiên về biến cố tại Rastenberg mà ông này nhận được. Rồi Hagen báo cho ông biết chuyện gì đang xảy ra ở Berlin. Lúc đầu, Göbbels tỏ vẻ ngờ vực – ông xem Hagen như người đến gây phiền nhiễu – và, theo một nguồn tin, dự định đuổi anh trung úy ra ngoài, nhưng anh đề nghị ông nên ra cửa sổ mà tự quan sát. Göbbels bây giờ tin vào mắt mình hơn là tin lời nói cuồng loạn của Hagen. Quân đội đang chiếm giữ những vị trí quanh văn phòng bộ. Dù là người ngu dốt, Göbbels suy nghĩ rất nhanh, bảo Hagen đưa Remer đến gặp ông. Hagen làm theo, rồi biến mất khỏi lịch sử.

Thế là, trong khi những người âm mưu trong tổng hành dinh Dân quân ở Phố Bendlerstraße đang liên lạc với những tướng lĩnh khắp châu Âu và không để ý gì đến một sĩ quan cấp dưới như Remer, Göbbels liên lạc được với một người tuy cấp thấp nhưng lại quan trọng nhất vào thời khắc đặc biệt này.

Việc liên lạc là không tránh khỏi, vì Remer đã được lệnh bắt giữ Göbbels nhưng cùng lúc cũng nhận tin Göbbels mời đến gặp. Remer dẫn theo 20 binh sĩ đi đến Bộ Tuyên truyền, và anh dặn thuộc hạ đi tìm anh nếu trong vài phút anh không trở ra. Với khẩu súng lục trên tay, anh cùng một tùy viên đi vào để bắt giữ một trong những nhân vật Quốc xã quan trọng nhất ở Berlin.

Trong số những biệt tài của Göbbels giúp cho ông leo đến tầm cao trong Đế chế thứ Ba là khả năng ăn nói trong tình thế khó khăn – và đây là tình thế khó khăn nhất trong đời ông. Ông nhắc nhở Remer về lời tuyên thệ với Lãnh tụ. Remer trả đũa một cách dứt khoát rằng Hitler đã chết. Göbbels nói Lãnh tụ vẫn còn sống khỏe mạnh – ông vừa nói chuyện với Lãnh tụ qua điện thoại. Ông có thể chứng minh điều này. Rồi ông nhấc máy xin nói chuyện khẩn với Hitler ở Rastenburg. Một lần nữa, việc nhóm âm mưu đã không chiếm lấy trung tâm viễn thông ở Berlin hoặc ít nhất cắt các đường dây tạo thêm thảm họa. Chỉ trong vòng 1, 2 phút, Hitler ở bên kia đầu dây. Göbbels nhanh chóng trao máy cho Remer. Hitler hỏi anh thiếu tá có nhận ra giọng nói của ông không. Vì giọng nói ấy đã được phát trên sóng truyền thanh cả trăm lần, ai ở Đức mà không nhận ra? Hơn nữa, chỉ vài tuần trước Remer đã nghe giọng nói ấy khi anh nhận huân chương từ Lãnh tụ. Thế là, anh thiếu tá đứng nghiêm lại. Hitler ra lệnh cho anh đập tan nhóm nổi dậy và chỉ nghe theo mệnh lệnh của Göbbels. Ông còn nói vừa cử Himmler làm Tư lện Dân quân (lúc này đang bay đến Berlin), và Tướng Reinecke chỉ huy toàn bộ binh sĩ ở thủ đô. Lãnh tụ còn đặc cách thăng anh thiếu tá lên đại tá.

Đối với Remer, thế là đủ. Anh đã nhận lệnh từ cấp cao nhất và bây giờ tiến hành với cả lòng năng nổ mà tổng hành dinh nhóm nổi dậy không có. Anh rút Tiểu đoàn Cảnh vệ dưới quyền ra khỏi khu Wilhelmstraße, chiếm giữ doanh trại Unter den Linden, cử binh sĩ đi tuần tiễu để ngăn chặn đội quân nào tiến về thủ đô, còn tự anh đi tìm hang ổ của nhóm nổi dậy để bắt đám chủ mưu.

Tại sao các tướng lĩnh và đại tá nổi dậy giao phó vai trò chủ chốt như thế cho Remer, tại sao vào phút chót họ không đặt anh dưới quyền một sĩ quan trung kiên với âm mưu, tại sao ít nhất họ không cử theo một sĩ quan đáng tin cậy đi theo Tiểu đoàn Cảnh vệ để đảm bảo họ tuân hành chỉ thị – đấy là những điều khó hiểu trong ngày 20/7. Và lúc ấy, tại sao không lập tức bắt giữ Göbbels – nhân vật quan trọng và nguy hiểm nhất ở Berlin? Một vài nhân viên cảnh sát dưới quyền Bá tước von Helldorf có thể làm việc này trong hai phút, bởi vì Bộ Tuyên truyền hoàn toàn không được phòng bị. Và tại sao nhóm âm mưu không chiếm lấy tổng hành dinh Mật vụ, trấn án binh sĩ ở đây và phóng thích những người trong cùng nhóm âm mưu đang bị giam cầm? Tổng hành dinh Mật vụ hầu như không được phòng bị gì cả. Văn phòng trung ương của RSHA, đầu não của SD và SS, cũng thế. Người ta nghĩ đáng lẽ trước tiên phải chiếm lấy những cơ quan ấy. Không có lời giải cho những câu hỏi này.

Trong một thời gian, nhóm âm mưu không biết rằng Remer đã thay đổi thái độ. Hiển nhiên là ai nấy không nắm bắt những gì đang diễn ra, khi biết được thì đã quá muộn. Ngay cả bây giờ, người ta vẫn không thể hiểu được, vì những người trong cuộc khai báo mâu thuẫn với nhau. Các đơn vị xe tăng ở đâu? Binh sĩ trấn đóng các vùng chung quanh thủ đô ở đâu?

Lúc 6:30 giờ chiều, một đài truyền thanh – với công suất mạnh đến mức toàn châu Âu có thể bắt sóng được – loan báo có âm mưu ám sát Hitler nhưng đã thất bại. Đấy là đòn nặng cho nhóm âm mưu, và cũng là sự cảnh báo cho thấy các đơn vị quân đội được giao nhiệm vụ trong âm mưu đã không làm tròn nhiệm vụ. Trong khi chờ đợi Remer đi đến, Göbbels đã có thể đọc qua điện thoại bản văn cho đài truyền thanh. Các tướng lĩnh chỉ huy ở Praha và Wien, vừa lúc chuẩn bị bắt giữ các lãnh đạo SS và Đảng Quốc xã, bắt đầu thối lui. Rồi lúc 8:20 giờ tối, Keitel gửi chỉ thị bằng máy viễn ký từ tổng hành dinh Lãnh tụ đến tất cả các cấp chỉ huy Quân đội, báo tin Himmler đã được cử làm Tư lệnh Dân quân và rằng "chỉ được tuân theo lệnh của ông ấy và của tôi." Keitel thêm: "Mọi chỉ thị do Fromm, Witzleben hoặc Hoepner đưa ra là không có hiệu lực." Loan báo của đài truyền thanh và chỉ thị của Keitel gây hiệu quả có tính quyết định đối với Thống chế von Kluge, lúc ông sắp sửa gia nhập nhóm âm mưu.

Có nhiều thông tin mâu thuẫn về lý do tại sao nhóm âm mưu không chiếm lấy đài truyền thanh Berlin. Theo một nguồn tin, một đơn vị ở trường bộ binh Doeberitz được giao nhiệm vụ này, nhưng Tướng chỉ huy Hitzfeld tuy tham gia nhóm âm mưu nhưng không được thông báo về ngày 20/7, nên ông đi khỏi Berlin để dự một lễ tang. Người chỉ huy phó, Đại tá Müller, đang đi xa cho một nhiệm vụ khác. Khi Müller trở về lúc 8 giờ tối, ông thấy tiểu đoàn thiện chiến nhất dưới quyền đã đi tập trận. Đến lúc ông tập họp đủ binh sĩ vào lúc nửa đêm, thì đã là quá muộn. Một nguồn tin khác cho biết một Thiếu tá Jacob quy tụ được binh sĩ ở trường bộ binh nhưng Olbricht không cho biết cụ thể phải làm gì. Khi Göbbels gọi điện đến để đọc bản văn thông cáo, Jacob không ngăn trở việc truyền thanh. Sau này, Jacob cho biết nếu Olbricht ra chỉ thị rõ ràng thì đài truyền thanh đã không phát thông cáo của Göbbels, mà ngược lại, sẽ phục vụ nhóm âm mưu.

Ngay cả các đơn vị thiết giáp mà nhóm âm mưu mong đợi đã không xuất hiện. Người ta có thể nghĩ rằng Tướng Hoepner, một người chỉ huy thiết giáp xuất chúng, hẳn đã phụ trách điều động thiết giáp, nhưng ông không có cơ hội. Nhóm âm mưu đã ra lệnh cho Đại tá Wolgang Glaesemer, Chỉ huy trưởng trường thiết giáp ở Krampnitz, điều xe tăng vào thủ đô và báo cáo với tổng hành dinh Dân quân ở Phố Bendlerstraße để nhận thêm chỉ thị. Nhưng Glaesemer lại không muốn tham gia nhóm âm mưu chống lại Quốc xã. Thuyết phục ông không được, Olbricht bèn quản thúc ông trong tổng hành dinh. Nhưng Glaesemer có cơ hội nói nhỏ với người tùy viên đã không bị bắt, ra lệnh anh này báo cáo cho Ban Thanh tra quân chủng thiết giáp vốn có thẩm quyền trên mọi đơn vị thiết giáp và chỉ nghe theo lệnh ở nơi đây.

Vì thế, nhóm âm mưu không được thiết giáp hỗ trợ trừ vài chiếc tiến vào được trung tâm thành phố. Đại tá Glaesemer dùng một mẹo để trốn thoát. Ông nói với lính canh là đã quyết định chấp nhận tuân theo lệnh của Olbricht và sẽ đi chỉ huy các đơn vị tăng, rồi đi ra khỏi tổng hành dinh. Chẳng bao lâu, các đơn vị tăng nhận lệnh rút khỏi thành phố. Vị đại tá thiết giáp không phải là người duy nhất trốn thoát được khỏi cảnh giam cầm của nhóm âm mưu – là yếu tố khiến cho âm mưu kết liễu nhanh chóng.

Lúc 8 giờ tối, Thống chế von Witzleben đi đến với bộ quân phục chỉnh tề đế đảm nhiệm chức vụ tân Tổng tham mưu trưởng Quân lực, rồi nhận ra ngay là âm mưu đã thất bại. Ông trách cứ Beck và Stauffenberg đã phá hỏng vụ nổi dậy. Nhưng bản thân ông đã không giúp gì được trong khi quyền hạn của ông trên cương vị của một thống chế có thể thu phục các chỉ huy quân sự ở Berlin và ngoài nước. Sau khi đến tổng hành dinh Bendlerstraße được 45 phút, ông bước ra – và cũng tách ra khỏi âm mưu bây giờ chắc chắn là thất bại – rồi đi về trang trại của ông miền nông thôn cách xa 50 kilômét. Ngày hôm sau, ông bị bắt.