Zostali w porę ostrzeżeni przez żandarma i udało im się uniknąć zasadzki gestapo.
Wspólnie z Gabčikiem i Kubišem przygotowali, a 27 maja przeprowadzili zamach na Heydricha. Podczas zamachu Josef Valčik stał na drugiej stronie ulicy i małym lusterkiem dał znać bezpośrednim zamachowcom – Jozefowi Gabčíkovi i Janowi Kubišovi – o przejeździe samochodu Heydricha. Po zamachu, podczas niemieckich represji, Valčík ukrył się razem z innymi zamachowcami z pomocą biskupa Gorazda II w krypcie soboru Świętych Cyryla i Metodego w Pradze przy ulicy Resslovej.
Śmierć i jej następstwa Dwaj członkowie grupy spadochroniarzy, Karel Čurda i Viliam Gerik, zdradzili informacje, prowadzące do Vlastimila Moravca, syna Marii Moravcowej, która udzieliła schronienia uczestnikom zamachu na Heydricha. SS torturami wymusiła na młodym Czechu wydanie miejsca pobytu zamachowców. Kościół został otoczony przez szwadron SS. Po kilkugodzinnej walce 18 czerwca 1942 Valčík, razem z innymi zamachowcami, popełnił samobójstwo.
W odwecie za udział Valčíka w zamachu na Heydricha stracono w tym samym roku całą jego rodzinę. Byli to: matka Veronika (ur. 1888), ojciec Jan (ur. 1880) oraz ośmioro braci i sióstr: Alois (ur. 1908), Emíl (ur. 1909), Terezie (ur. 1912), Františka (ur. 1913), Josef (ur. 1914), Marie (ur. 1916), Antonín (ur. 1919) i Ludmila (ur.