Покинув ресторан, Судоплатов свернул на боковую улицу, где располагались многочисленные магазины. В первом попавшемся магазине одежды он приобрел светлый плащ и шляпу. Вскоре, примерно в 12 часов 15 минут, из «Атланты» выходит Коновалец. По всей видимости, он направлялся к своей гостинице. Остановился напротив кинотеатра «Люмьер». В этот момент несколько прохожих увидели большой клуб дыма, стремительно поднявшийся на высоту нескольких метров, и услышали короткий громкий хлопок, напоминающий разрыв артиллерийского снаряда.
Сам Судоплатов, который в этот момент уже выходил из магазина, описал звук как хлопок лопнувшей шины. А вот что рассказывал очевидец гибели Коновальца, житель Роттердама Деёнг: «Вижу летящие направо и налево ноги и руки, кровавая масса его туловища с большим размахом летит за тротуар, падает метров в двадцати. Я чувствую шок от удара взрывной волной, но удерживаюсь на ногах. Господин, который идет передо мной, падает, его одежда горит…»
Это все случилось за мгновенье. Раздается грохот, звон битого стекла, со всех сторон летят осколки, прохожие пытаются от них уклониться. Естественно, паника, толпа людей бежит по мостовой в том направлении, где Коновалец расстался с Судоплатовым. Тот уже понял, что взрывное устройство сработало, но еще не знал, жив ли Коновалец.
Представьте себе всю ситуацию: взрыв, паника, люди разбегаются в разные стороны. Только через несколько минут начали оказать помощь пострадавшему, одежда которого загорелась в результате взрыва. Его отнесли в ближайшее кафе. На место взрыва прибыли полицейские, пожарные, карета скорой помощи. Двух раненых прохожих и останки убитого отвезли в ближайший госпиталь, пожар потушили. Полиция перекрыла тротуар в радиусе нескольких метров от места взрыва, также перекрыла проезжую дорогу в западной части улицы. Остатки взрывного устройства и личные вещи погибшего собрали как вещественные доказательства. Среди вещей убитого полицейские обнаружили пропитанную кровью визитную карточку гостиницы «Централь», где проживал Коновалец, и фальшивый чехословацкий паспорт на имя Йозефа Новака, директора торговой фирмы.
Когда в Европе стало известно о гибели лидера ОУН, газеты сразу начали писать о трех возможных организаторах убийства. Выдвинуты следующие версии: советские спецслужбы, соперничающая группировка украинцев, выступавшая за смену лидера ОУН и возглавляемая Степаном Бандерой, и польские спецслужбы, которые отомстили за гибель главы польского МВД Бронислава Ператского, убитого в 1934 году боевиком ОУН Григорием Мацейко.