Đại tá Tham mưu trưởng Lực lượng Dân quân Claus von Stauffenberg, nhờ có cơ hội tham dự những buổi họp quân sự thường kỳ với Hitler, lĩnh nhiệm vụ ám sát Hitler. Sau những âm mưu khởi đầu thất bại, đến ngày 20 tháng 7, 1944, Stauffenberg cho phát nổ một quả bom giữa buổi họp của Hitler. Có 25 người hiện diện, nhưng không có 2 nhân viên chủ chốt khác mà nhóm âm mưu cũng nhắm làm mục tiêu từ đầu: Hermann Göring và Heinrich Himmler.

Hitler chỉ bị sây xát chút ít. Người ghi tốc ký chết tại chỗ, còn Đại tá Heinz Brandt (chỉ huy ban tham mưu Lục quân), Tướng Schmundt (tùy viên của Hitler) và Tướng Korten (Tham mưu trưởng Không quân) chết vì bị thương nặng.

Âm mưu bị dập tắt thảm hại. Khi biết Hitler không chết, Tướng Fromm trở mặt với nhóm âm mưu. Ông tuyên bố "nhân danh Lãnh tụ" ông đã triệu tập một phiên xử của "tòa án binh" (không có chứng cứ gì về chuyện này) và phiên tòa đã tuyên án tử hình đối với 4 người: Tướng Friedrich Olbricht (Cục trưởng Tổng hợp-Thanh tra Lục quân), Đại tá tham mưu trưởng Mertz von Quirnheim dưới quyền Olbricht, Đại tá Stauffenberg, và Trung úy Haeften (tùy viên của Stauffenberg). Ngay buổi tối 20/7/1944, cùng ngày xảy ra vụ nổ bom, 4 người bị xử bắn trong khoảng sân tổng hành dinh Dân quân ở Phố Bendlerstraße. Stauffenberg hô lên trước khi bị bắn: "Nước Đức thiêng liêng muôn năm!"

Tướng Beck bị Fromm buộc phải tự sát. Hai lần ông bắn vào người mình, nhưng không chết. Cuối cùng, một trung sĩ kéo Beck ra bên ngoài phòng rồi bắn một phát vào gáy ông.

Hitler và Himmler ra lệnh truy lùng những người có liên can. Có khoảng 4.980 người bị hành quyết. Gestapo liệt kê 7.000 người bị bắt.