Olbricht đưa ra một chiến lược mới để dàn dựng một cuộc đảo chính chống lại Hitler. Quân Dự bị (Ersatzheer) có một kế hoạch được gọi là Chiến dịch Valkyrie, được sử dụng trong trường hợp gián đoạn gây ra bởi cuộc ném bom của Đồng minh vào các thành phố của Đức, gây ra tình hình mất trật tự, hoặc một cuộc nổi dậy của các lao động cưỡng bức từ các nước bị chiếm đóng. Olbricht gợi ý rằng kế hoạch này có thể được lợi dụng để huy động Quân đội Dự bị cho mục đích đảo chính.

Vào tháng 8 và tháng 9 năm 1943, Tresckow soạn thảo kế hoạch Valkyrie "sửa đổi" và các lệnh bổ sung mới. Một tuyên bố bí mật bắt đầu bằng những từ sau: "Quốc trưởng Adolf Hitler đã chết! Một nhóm lãnh đạo đảng phản bội đã cố gắng khai thác tình hình bằng cách tấn công những người lính đang bị mắc kẹt của chúng tôi từ phía sau để giành lấy quyền lực cho chính họ." được viết để chiếm đóng các bộ chính phủ ở Berlin, trụ sở của Heinrich Himmler ở Đông Phổ, đài phát thanh và văn phòng điện thoại, và các bộ máy khác của Đức Quốc xã thông qua các quân khu và trại tập trung.

Trước đây, người ta tin rằng Stauffenberg chịu trách nhiệm chính về kế hoạch Valkyrie, nhưng các tài liệu do Liên Xô thu hồi sau chiến tranh và công bố vào năm 2007 cho thấy kế hoạch này được Tresckow phát triển từ mùa thu năm 1943. Tất cả thông tin bằng văn bản được xử lý bởi vợ của Tresckow, Erika, và Margarethe von Oven, thư ký của ông. Cả hai người phụ nữ đều đeo găng tay để tránh để lại dấu vân tay. Trong ít nhất hai lần khác, Tresckow đã cố gắng ám sát Quốc trưởng. Kế hoạch đầu tiên là bắn ông ta trong bữa ăn tối tại căn cứ quân sự, nhưng kế hoạch này đã bị hủy bỏ vì người ta tin rằng Hitler mặc áo chống đạn. Những kẻ chủ mưu cũng tính đến việc đầu độc ông ta, nhưng điều này là không thể vì thức ăn của Hitler được chế biến và nêm nếm rất đặc biệt. Họ kết luận rằng bom hẹn giờ là lựa chọn duy nhất.

Chiến dịch Valkyrie chỉ có thể được thực hiện bởi Tướng Friedrick Fromm, chỉ huy của Quân đội Dự bị, vì vậy Tresckow phải bị vô hiệu hóa Fromm.