В столице небольшая группа заговорщиков собралась в кабинете генерала Ольбрихта в здании Генерального штаба на Бендлерштрассе. Их план заключался в следующем: объявить о смерти Гитлера и сформировании в Берлине антинацистского правительства. Изданные от его имени постановления должны были объявить о введении чрезвычайного положения и о передаче всей полноты власти армии, что должно было помешать СС перехватить контроль за ситуацией. Весь государственный аппарат, сами СС, полиция и партия должны были подчиняться командующим армиями в Германии, оккупированных странах и на различных театрах военных действий. Предполагалось арестовать все высшие чины СС и полиции, а также партийную верхушку. По плану заговорщиков, в столицу должны были быть введены войска, расквартированные в казармах вне города, блокироваться здание гестапо и радиостанция, разоружиться войска СС. Можно было гадать, выполнятся ли эти приказы, но заговорщики надеялись, что — раз Гитлера все равно уже нет — те офицеры, которые до этого отказывались присоединиться к заговору, кто из чувства страха, а кто, боясь нарушить присягу, теперь поддержат новое правительство.
Все зависело от двух условий: успеха покушения на Гитлера и быстрых, решительных действий в Берлине. Первое уже не состоялось, чего фон Штауффенберг не знал. Он покинул штаб фюрера в полной уверенности, что ни один человек в совещательной комнате не уцелел. Однако уже из первых сообщений о взрыве, поступивших на Бендлерштрассе чуть позже 13.00, было ясно, что Гитлер жив, поэтому Ольбрихт не отдал приказа начать операцию «Валькирия». Таким образом, второе условие также не удалось выполнить. А в это время фон Штауффенберг, уверенный в смерти Гитлера, после трехчасового перелета из Восточной Пруссии, связавшись по телефону с аэродрома Рангсдорф с Ольбрихтом, убеждал его отдать приказ о начале операции. Это было в 15.45, и фон Штауффенбергу потребовалось еще 45 минут, чтобы добраться до центра Берлина и наконец приступить к решительным действиям, вдохновляя своих сообщников.
Даже энергия и решительность фон Штауффенберга уже не могли компенсировать упущенного времени. Ничего еще не было сделано. Только после четырех часов генерал фон Хазе, комендант Берлина, получил указание ввести в город войска и занять правительственный квартал. Фон Хазе вызвал из Деберица охранный батальон Великая Германия, которым командовал майор Ремер. Ремер (не участвовавший в заговоре) действовал быстро, но все это вызвало подозрения у офицера по национал-социалистической ориентации из министерства пропаганды, доктора Ганса Хагена, молодого человека с большим самомнением, который выступал в батальоне с лекцией. Хаген связался с Геббельсом, который пригласил Ремера поговорить по телефону со штабом Гитлера в Восточной Пруссии. Голос, которого нельзя было не узнать, убедил Ремера, что фюрер не погиб, как ему сказали — майора тут же произвели прямо в полковники, и Гитлер лично приказал ему использовать свой батальон для подавления путча.
После возвращения фон Штауффенберга главнокомандующим срочно разослали приказы приступить к операции «Валькирия», и в Париже и Венеона уже развернулась вовсю, когда в 6.30 вечера по германскому радио прошло сообщение, переданное Геббельсом по телефону, что на жизнь фюрера совершено покушение, но безуспешно. Как только это стало известно, для большого числа офицеров, которые стояли в стороне и ждали, будет ли успешным путч, прежде чем связаться с ним, главным стали страх перед местью Гитлера и желание удостовериться, что же произошло.
Переданное в начале вечера радиосообщение из Берлина уже обеспокоило осторожных. Вскоре после 8 часов вечера всем командующим были переданы по телетайпу команды, отменяющие полученные ими из Берлина инструкции. Гитлер назначил Гиммлера Главнокомандующим Резервной армией вместо генерала Фромма и поручил ему отвечать за безопасность Рейха. Через час по радио передали, что перед полуночью Гитлер выступит перед германским народом.
Положение группки заговорщиков в здании Генерального штаба на Бендлерштрассе было теперь безнадежным. В течение вечера посаженная перед этим под арест группа лояльных Гитлеру офицеров вырвалась из-под стражи, освободила генерала Фромма и разоружила заговорщиков. Поведение самого Фромма было до этого двусмысленным, и он теперь стремился показать рвение и преданность, освободившись от тех, кто мог скомпрометировать его. Когда прибыли войска, чтобы арестовать заговорщиков, Фромм приказал расстрелять фон Штауффенббрга, Ольбрихта и двух других офицеров во дворе, где их казнили при свете фар броневика. Беку разрешили покончить с собой. Прикончить остальных Фромму помешал только приезд Кальтенбруннера, главного помощника Гиммлера, который был намного больше заинтересован узнать, что скажут оставшиеся в живых, нежели расстреливать их на месте, когда путч уже провалился. Прилетевший вечером из Восточной Пруссии Гиммлер расположился со своим штабом в доме Геббельса, и первые допросы были проведены той же ночью. Охота за людьми началась.