Początkowo trumna ze zwłokami generała Georgijewa znajdowała się obok kolumny, na której umocowane były ładunki wybuchowe, jednak później przeniesiono ją w głąb budynku z powodu panującego wewnątrz ścisku. Dzięki temu najważniejsi dostojnicy obecni na ceremonii w chwili eksplozji znajdowali się stosunkowo daleko od miejsca wybuchu.
Około godziny 15:20 Petyr Zadgorski przesłał Nikołowi Petrowowi umówiony znak, po czym ten ostatni podpalił lont. Obaj spiskowcy szybko opuścili budynek. Eksplozja doprowadziła do zawalenia się głównej kopuły cerkwi, której elementy spadły na uczestników pogrzebu. Fala uderzeniowa dopełniła zniszczeń.
Ofiary zamachu thumb|250px|Tablica upamiętniająca ofiary zamachu, zawieszona na ścianie cerkwi „Sweta Nedela” Bezpośrednio w zamachu zginęło ok. 150 osób; część ofiar zmarła później na skutek odniesionych obrażeń, w związku z czym całkowita liczba zmarłych wyniosła 213. Około 500 osób zostało rannych.