Когда около 21 часа по радио было сообщено, что вскоре выступит Гитлер (что ещё больше увеличило смятение, в лагере заговорщиков), войска уже собирались оставить центр города. В 21 час 30 минут последние танки покинули внутреннюю часть Берлина. Подходившие части были частично ещё раньше остановлены поднятыми по тревоге эсэсовцами. Так, одно подразделение пехотного учебно-экспериментального батальона, подъезжавшее к Берлину, было задержано эсэсовцами на мосту Хеерштрассе в Шпандау (Штессензее) и отправлено назад.
Ольбрихт послал Кляйста к начальнику гарнизона города фон Хазе и к графу Хельдорфу, чтобы обеспечить присылку воинской части для защиты Бендлерштрассе, так как караулы охранного батальона по приказу Ремера оставили свои посты. «Хазе в комендатуре не оказалось, и создалось впечатление, что его штаб совершенно растерялся, а люди в полицей-президиуме держатся выжидающе. Хельдорфа на месте уже не было. Когда Кляйст возвращался через Бранденбургские ворота, он увидел, что эсэсовская охрана на Герман-Герингштрассе вновь вооружена»65.
В 22 часа 30 минут — в то самое время, когда в Париже были успешно произведены аресты, — Ольбрихту пришлось призвать находившихся на Бендлерштрассе офицеров самим взять на себя охрану здания66. Для той группы офицеров, которая вела себя пассивно, это послужило сигналом начать со своей стороны действовать так, чтобы потом их не сочли участниками теперь уже явно провалившегося дела.
Тем временем в Берлине собрались нацистские главари: у Геббельса — Гиммлер и Кальтенбруннер, в здании Службы безопасности (СД) — Шелленберг и Скорцени.
Пока на Бендлерштрассе группа офицеров собирала силы для контрудара, заговор пережил свою последнюю вспышку. Около 22 часов 40 минут для охраны здания прибыла рота оружейно-технического училища сухопутных войск. Но против неё были брошены подразделения охранного батальона. Обер-ефрейтор этого училища Гельмут Наке рассказывает: «Наша рота стояла во дворе, но тут подошла рота охранного батальона «Великая Германия», вооружённая, помимо всего прочего, станковыми пулемётами и противотанковыми пушками. Роте училища пришлось сложить оружие, её оттеснили в угол двора и Оцепили. Минут через 20 всё стало ясно. Нам вернули оружие. В здании прозвучал пистолетный выстрел; говорили, что это застрелился некий полковник Мерц (подразумевался Бек). Были созданы особые команды, у каждой двери поставили часовых». Сам Г. Наке как часовой у ворот получил приказ «не выпускать никого из здания и стрелять без предупреждения. После смены караулу дали такую еду, какой мы не видывали за всю войну»67.
В самом здании в это время разыгрывался последний акт драмы. Около 22 часов 45 минут начальник штаба Штюльпнагеля полковник Линетов получил в Париже от Штауффенберга телефонное известие: всё пропало. В 22 часа 50 минут группа офицеров и унтер-офицеров во главе с подполковниками Хербером, фон Хайде, Придуном и Кубаном и майором Флисбахом, вооружившись по дороге, ворвалась в кабинет Ольбрихта. В этот момент здесь находились в числе других Ольбрихт, Петер Йорк фон Варденбург, Ойген Герстенмайер и Бертольд Штауффенберг. Полковника Штауффенберга и Хефтена обстреляли в коридоре; Штауффенберг был ранен. Затем в течение десяти минут в коридоре и прилегающих помещениях слышались крики, выстрелы, шум рукопашной схватки. Бек, Гёпнер, братья Штауффенберг, Ольбрихт, Мерц, Хефтен и другие заговорщики были схвачены; немногим, в том числе майору авиации Георги — зятю Ольбрихта, а также Кляйсту, Фриче и Людвигу фон Гаммерштейну, во всеобщей неразберихе удалось скрыться. Как раз в это время рота охранного батальона под командой обер-лейтенанта Шлее разоружала подразделение оружейно-технического училища и занимала все выходы из здания. Когда подполковник Кубан подошёл к главному выходу, его уже остановил и хотел арестовать караул охранного батальона. На его вопрос: «За фюрера или против?» был дан положительный ответ, и недоразумение разъяснилось. Кубан сообщил часовым, что заговорщики уже схвачены.
Около 23 часов 15 минут Фромм снова появился в своём кабинете и объявил Беку, Гёпнеру, Штауффенбергу и другим заговорщикам, что они арестованы. Хефтен поднял пистолет, чтобы выстрелить в Фромма, но Штауффенберг удержал его. Фромм приказал арестованным бросить оружие. Бек попросил оставить ему пистолет для «личных целей». В ответ Фромм поторопил генерала поскорее привести своё намерение в исполнение. Приставив пистолет к виску, Бек выстрелил, но выстрел оказался несмертельным, а сам он рухнул в кресло. Немного погодя Бек слабым голосом попросил дать ему другой пистолет. Ему дали, но и второй выстрел не убил его. Тогда один фельдфебель «из сострадания» пристрелил потерявшего сознание генерала.