Gdy wszyscy Polacy znaleźli się w piwnicach Niemcy zaczęli spryskiwać najbliżej stojących łatwopalnym płynem, a następnie wrzucać granaty przez okienka i z klatek schodowych. Na sam koniec zdetonowali ładunki wybuchowe, co spowodowało częściowe zawalenie jednej z kamienic. Ogniem broni maszynowej wybito tych, którzy przeżyli pierwszą fazę masakry i próbowali wydostać się z zamienionych w masowe groby piwnic.
Tego dnia na ulicy Olesińskiej Niemcy zamordowali od 100 do 200 polskich cywilów. Ocalałym z masakry, w tym wielu rannym i poparzonym, udało się w większości przedostać na teren opanowany przez powstańców. Mord na ulicy Olesińskiej odbił się szerokim echem i wywarł przygnębiające wrażenie na ludności dzielnicy. Była to największa, obok masakry w więzieniu przy ulicy Rakowieckiej, niemiecka zbrodnia popełniona na Mokotowie w trakcie tłumienia powstania warszawskiego.