Dne 27. května ráno po snídani vyrazil Heydrich ze svého sídla v Panenských Břežanech na Pražský hrad, odkud se měl vydat do Ruzyně a odtud letecky do Německa za Hitlerem. Tam však ale nikdy nedorazil. Mezitím Gabčík s Kubišem vyrazili na určené místo, kde Heydrich jezdil bez ochranného doprovodu, což z něj udělalo mnohem snazší cíl. Gabčík s Kubišem zaujali pozice na ostré zatáčce v pražské Libni. Vzhledem k ostrému tvaru zatáčky musel Heydrichův vůz dost přibrzdit
Když se auto přiblížilo a zpomalilo, Gabčík začal střílet. Zbraň ale selhala. Heydrich přikázal řidiči, aby zastavil. Začal se zvedat, aby mohl Gabčíka zasáhnout. V tu chvíli Kubiš hodil k autu bombu. Výbuch poškodil vozidlo a způsobil Heydrichovi zranění. Kubiš i Gabčík začali utíkat, každý jiným směrem, v průběhu dne se sešli v předem připravených úkrytech.
Při výbuchu bomby z karoserie vozu vyletěl kovový kousek, který zasáhl Heydricha a roztříštil mu jeho 11. žebro, prorazil bránici a uvízl ve slezině. Během chvíle byl převezen do nemocnice na Bulovce. Po operaci si lékaři mysleli, že by se jeho stav mohl stabilizovat. Pár dní po operaci začaly vážné komplikace způsobené infekcí, která vznikla uvnitř poraněných tkání. A nakonec kvůli infekci 4. června 1942 zemřel. Jeho smrt měla veliký dopad. Nacistické vedení ji využilo jako záminku k extrémním represím, které zasáhly celé území Protektorátu.