После шести неудачных попыток покушения было принято решение провести еще одну, седьмую. Вновь началась лихорадочная подготовка. В результате тщательной слежки за царем было установлено, что каждое воскресенье он присутствовал на торжественном разводе караула в Михайловском манеже. После этого он часто заезжал на короткое время в Михайловский дворец к великой княгине Екатерине Михайловне, а затем ехал обедать в Аничков дворец к старшему сыну, наследнику престола, великому князю Александру Александровичу и после этого возвращался в Зимний дворец. Чаще всего его маршрут проходил по набережной Екатерининского канала или по Малой Садовой. Здесь и решено было нанести основной удар.
На углу Малой Садовой и Невского проспекта в первом этаже дома сняли помещение под сырную лавку супруги Кобозевы. Это были Юрий Богданович и Анна Якимова, испытанные члены «Народной воли». Отсюда, из сырной лавки, начали рыть подкоп под Малой Садовой. К этой работе были привлечены, казалось, самые верные товарищи. С ноября 1880 г. здесь попеременно работали Желябов, Колодкевич, Суханов, Баранников, Саблин, Ланганс, Фроленко, Дегаев и Меркулов. Позднее двое последних стали предателями, но в те дни, наверное, даже они сами не могли предвидеть своей судьбы. Вновь, как и некогда под Москвой, работали не покладая рук, превозмогая всевозможные трудности. К концу февраля 1881 г. работы были закончены, оставалось лишь заложить мину. Революционеры спешили как никогда, ведь их положение становилось все отчаяннее. Уже были схвачены полицией товарищи, знавшие о готовящемся покушении. Стало ясно, что власти располагают какой-то информацией, хотя и не полной, и не точной, но все же позволяющей им арестовывать то одного, то другого участника этого дела. Одновременно с подкопом под Малой Садовой было решено создать еще одну вспомогательную группу. Вооруженные бомбами террористы должны были блокировать Малую Садовую, и в случае, если взрыв пощадит царя, им надлежало атаковать его карету. Однако аресты начала 1881 г. привели к тому, что для этой второй группы уже не хватало опытных, испытанных бойцов. Поэтому Желябов составил ее из молодых, не прошедших еще серьезной проверки, революционеров. В группу вошли студент университета Евгений Сидоренко, студент Технологического института Игнатий Гриневицкий, бывший студент этого же института Николай Рысаков и рабочие Тимофей Михайлов и Иван Емельянов. Как и прежде, техническую сторону дела взял на себя Николай Кибальчич. Он изготовил несколько бомб, которые затем были доставлены на конспиративную квартиру, в которой жили Геся Гельфман и Николай Саблин.
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 еще 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 ее, 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 путем. 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 подошел 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 вперед шагнул, казалось, стоявший до того безучастно молодой человек, который, сблизившись с царем, 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 черный флаг известил об окончании двадцатипятилетнего правления Александра II. Россия вступала в новую историческую эпоху.