В результате тщательной слежки за царем террористы установили, что из Зимнего дворца в Царское село Император ездит через Каменный мост. По предложению Александра Михайлова руководимая Желябовым группа в составе А.Преснякова, М.Грачевского, А.Баранникова и Макара Тетерки мост этот заминировала и стала поджидать царя.
17 августа 1880 г. все было готово, но когда Император подъезжал, Тетерка замешкался, и взрыв не был произведен.
Слежкой террористы также установили, что каждое воскресенье царь после торжественного развода караула в Михайловском манеже заезжал в Михайловский дворец к великой княгине Екатерине Михайловне, а затем отправлялся в Аничков дворец к старшему сыну великому князю Александру Александровичу и только после этого возвращался в Зимний дворец. Наблюдатели подметили, что на повороте от Михайловского театра на Екатерининский канал кучер придерживает лошадей, и карета едет почти шагом. Здесь и решено было организовать засаду.
В ноябре 1880 года Ю.Богданович и А.Якимова по документам супругов Кобозевых сняли помещение в первом этаже дома, стоящего на углу Малой Садовой и Невского проспекта. Подкоп попеременно рыли Желябов, Колодкевич, Суханов, Баранников, Саблин, Ланганс, Фроленко, Дегаев Сергей Петрович и Меркулов Василий Аполлонович. К февралю 1881 года подготовка к минированию дороги была завершена.
Было принято решение создать вспомогательную группу террористов, которые должны были добить царя в случае, если после взрыва мины он останется жив. В эту группу Желябов ввёл студентов Евгения Сидоренко, Игнатия Гриневицкого, Николая Рысакова, а также рабочих Тимофея Михайлова и Ивана Емельянова. Четыре бомбы для указанных террористов изготовил Кибальчич.
27 февраля 1881 года Желябова арестовали. Руководство терактом приняла Софья Перовская. На совещании Исполнительного комитета был уточнён план террористического акта и определены его исполнители. Метальщиками были назначены Гриневицкий, Михайлов, Рысаков и Емельянов.
В ночь на 1 марта 1881 года Исаев заложил мину под Малой Садовой, однако карета поехала другим путём. По приказу Перовской метальщики перешли на набережную Екатерининского канала, где и совершили нападение.
Первой бомбой, брошенной Рысаковым, были ранены несколько конвойных и прохожих. Сам Александр II целёхонек вышел из кареты и подошёл к Рысакову, который был схвачен охраной, затем стал возвращаться к карете, чтобы оказать помощь раненым. В это время Игнатий Гриневицкий метнул бомбу под ноги императору. Александр II был смертельно ранен. В результате этого теракта получили ранения еще 20 человек, из которых двое скончались.