В сентябре 1879 года С. Халтурин обратился к члену Исполнительного Комитета Анне Якимовой с предложением взорвать императора: «Падет царь, падет царизм, наступит новая эра свободы. Смерть Александра II принесет с собой политическую свободу, а при ней рабочее движение у нас поедет по другому. Тогда у нас будут не такие союзы, не нужно будет прятаться с рабочими газетами».

Подвал рабочих, находившийся в западном корпусе Зимнего дворца напротив Адмиралтейства, был разделен на пять небольших помещений, в каждой из которых жили по три столяра и плотника. Над ними было помещение солдатского караула, а выше – малиновая и желтая комнаты царских покоев, в которых обедал Александр II. Квятковский и Желябов передавали динамит Халтурину, прятавшему его в своей постели и личном сундуке. Его и так чрезвычайно опасное положение ухудшилось после взрыва 19 ноября 1879 года под Москвой царского поезда и после ареста 24 ноября А. Квятковского, у которого при обыске нашли план Зимнего дворца с крестиком на царской столовой. Все помещения над, под и с боков царских покоев были обысканы, хотя и поверхностно, а в рабочем подвале поселили жандарма-надзирателя. Рабочим выдали пропускные жетоны, пьянки с гостями прекратили, отлучки рабочих в город контролировали, при возвращении поверхностно обыскивали. Однако серьезного изменения в дворцовых порядках не произошло. Вскоре все вернулось в обычное русло.

С января 1880 года в доме 37 на Большой Подъяческой улице стала работать вторая динамитная мастерская «Народной воли», снабжавшая взрывчатыми веществами только Халтурина. Приносивший динамит в белье, столяр Батышков вскоре стал носить динамит в Зимний в корзине с выглаженными рубашками. Свой сундук с динамитом Халтурин передвинул к русской печи, в угол между двумя капитальными стенами. Вмонтировать динамит в стену не было никакой возможности, как и установить направляющие для бомбы вверх, к столовой императора. Халтурин с молотком и топором ходил по всему дворцу и однажды ремонтировал стену царского кабинета, когда в него вошел Александр II, ставший заниматься своими делами за столом. Халтурин мог убить императора, но не стал этого делать. Он продолжал носить динамит, пока в конце января 1880 года столяров не пообещали перевести из подвала в другое место. Желябов сказал Халтурину что нужно взрывать Зимний, но Халтурин тянул до последнего: «Человек пятьдесят перебьешь, без сомнения, так уж лучше класть побольше динамита, чтобы хоть люди недаром пропали, чтоб наверняка свалить и самого и не устраивать нового покушения». 1 февраля, наконец, Желябов и Халтурин решили взрывать Зимний. Для этого было необходимо, чтобы около шести часов вечера в подвале у сундука с сорока килограммами динамита Халтурин бы находился один. Каждый вечер Желябов встречал столяра Батышкова на Дворцовой площади, чтобы отвести его на конспиративную квартиру, но четыре дня ничего не получалось. Вечером 5 февраля столяры гуляли в подвале, не пошли на работу, и Халтурин с трудом выгнал их из своего помещения. В шесть часов вечера 5 февраля 1880 года он соединил бикфордов шнур с запалом в динамите, лежащим в сундуке, закрыл его крышку, поджог шнур и вышел из подвала. Шнур должен был гореть двадцать минут. Халтурин вышел на Дворцовую площадь, где его ждал Желябов: «Готово». Народовольцы стояли на площади и ждали, когда взорвется Зимний дворец.

Вечером 5 февраля в царской столовой должен был состояться парадный обед с участием Александра II, наследника и принца Гессенского, приезжавшего из Германии. Его поезд опоздал на полчаса из-за снежных заносов и обед должен был начаться позже на полчаса. Родственники встретились у входа в царские покои и пошли в столовую. Внезапно загремел гром, под ногами заколебались перекрытия третьего этажа, во всем Зимнем дворце погас свет, смрад наполнил царские покои, что-то с грохотом рушилось и падало в кромешной тьме. Александр II и наследник стояли у входа в столовую и держались за косяк двери. После шока будущий Александр III записал в дневнике: «В половине шестого я отправился на Варшавскую дорогу встречать дядю Александра. Со станции все отправились в Зимний дворец к обеду. Только что мы успели дойти до начала большого коридора Пап? и он вышел нам навстречу, как раздался страшный гул, под ногами все заходило, и в один миг газ везде потух. Мы все побежали в желтую столовую, откуда был слышен шум, и нашли все окна лопнувшими, стены дали трещины в нескольких местах, люстры потухли и все покрыто густым слоем пыли и извести густой, что трудно было дышать. Прибежав на главный караул, мы нашли страшную картинку: вся большая караульная, где помещались люди, была взорвана, и все провалилось на полтора метра в глубину, и в этой груде кирпичей, известки, плит и громадных глыб сводов и стен лежало вповалку более пятидесяти солдат, большей частью израненных, покрытых слоем пыли и кровью. Картина раздирающая и в жизнь мою не забуду я этого ужаса. Описать нельзя и слов не найдешь выразить весь ужас этого вечера».

Александр Гессенский, приехавший в Зимний дворец с сыном Александром, князем Болгарским, вспоминал вечер 5 февраля 1880 года: «Пол поднялся, словно под влиянием землетрясения, газ в галерее погас, наступила совершенная темнота, а в воздухе распространился невыносимый запах пороха или динамита. В обеденной зале – прямо на накрытый стол – рухнула люстра».

Взрыв Халтурина разрушил перегородки в подвале, свод между подвалом и первым этажом, но двойные своды между вторым и третьем этажами Зимнего дворца остались целы. Нижний свод обвалился, но верхний был только поврежден. В малиновой комнате поднялся паркет, в желтой комнате треснули стены. Погибли одиннадцать и были ранены пятьдесят солдат-гвардейцев и лакеев. На следующий день Петербург вместе с собщением «Правительственного вестника» читал прокламацию Исполнительного Комитета «Народной воли» о взрыве Зимнего дворца:

«Правительственный вестник», 6 февраля 1880 года:

«Пятого февраля в седьмом часу пополудни в подвальном этаже Зимнего дворца под помещением главного караула произошел взрыв. При этом убито семь и ранено сорок пять человек нижних чинов караула лейб-гвардии Финляндского пола. Приступлено к выявлению причин взрыва».

«От Исполнительного Комитета.

По постановлению Исполнительного Комитета пятого февраля в шесть часов двадцать две минуты вечера совершено новое покушение на жизнь Александра Вешателя с помощью взрыва в Зимнем дворце. К несчастью родины, царь уцелел. С глубоким прискорбием смотрим мы на гибель несчастных солдат царского караула, этих подневольных хранителей венчанного злодея. Но пока армия будет оплотом царского произвола, пока она не поймет, что в интересах родины ее священный долг стать за народ против царя, такие трагические столкновения неизбежны.

Еще раз напоминаем всей России, что мы начали вооруженную борьбу, будучи вынуждены к этому самим правительством, его тираническим и насильственным подавлением всякой деятельности, направленной к народному благу.

Объявляем еще раз Александру Второму, что эту борьбу мы будем вести до тех пор, пока он не откажется от своей власти в пользу народа.

Призываем всех русских граждан помочь нам в этой борьбе против бессмысленного и бесчеловечного произвола, под давлением которого погибают все лучшие силы отечества.

7 февраля 1880 г.

Летучая типография «Народной воли» ”.

Взрыв Зимнего дворца произвел колоссальное впечатление в России и Европе. «Народная воля» в представлении многих российских подданных, всех слоев общества, студенчества получила статус всемогущей таинственной силы, которая ради всех борется с монстром самодержавия. Военный министр Д. Милютин писал для себя: «Никогда еще не было представлено столько безграничного произвола администрации и полиции. Но одними этими полицейскими мерами, террором и насилием едва ли можно прекратить революционную подпольную работу. Трудно искоренить зло, когда ни в одном слое общества правительство не находит ни сочувствия к себе, ни искренней поддержки».

В Зимнем дворце и чиновном Петербурге началась паника. Власти испугались не на шутку, а сам царь перестал чувствовать себя в безопасности даже в собственной резиденции, хотя и не наказал никого из охраны Зимнего дворца. Он отменил обширную программу празднования юбилея своего вступления на престол и две недели не выходил из Зимнего дворца, спрашивая у царедворцев, кто глава Российской империи – Александр II или Исполнительный Комитет. По столице империи расползались слухи, что все дворцы в ней минированы и знать стала покидать Петербург, в который были введены дополнительные войска. На бирже воцарился хаос, и курс многих государственных акций значительно упал. Многие вельможи, промышленники и купцы стали переправлять свое состояние за границу и выезжали туда сами. Говорили о подготовленном восстании. Дворников вооружили дубинами и посоветовали обывателям запасаться водой, потому что террористы собираются взорвать водопровод. По стране расползались слухи один невероятнее другого, о том, что в столице империи минирован весь Невский проспект. Власти были готовы сообщить, что взрыв в Зимнем дворце произошел из-за неисправности газовых труб, но неизвестно, какими усилиями напечатанная Александром Михайловым прокламация рассказала империи правду. Иностранные дипломат из Петербурга докладывали своим начальникам: «Нет слов для описания ужаса и растерянности всех слоев общества. Говорят, что 19 февраля будут совершены взрывы в разных частях города, указывали даже улицы. Многие семьи меняли квартиры, многие уезжали из города. Полиция, сознавая свою беспомощность, теряла голову. Общество хотело новой организации власти». В лондонской газете «Таймс» появилось сообщение собственного корреспондента из столицы России: «Мы предупреждены, что 2 марта должны взорвать три главные улицы Петербурга. Если такой дьявольский план будет выполнен, ваш корреспондент, который живет на одной из этих улиц, не сможет больше информировать вас о русских делах». Современник писал: «Только во время уже разгоревшегося вооруженного восстания бывает такая паника, которая овладела всеми. По всей России все замолкли: в клубах, гостиницах, на улицах, на базарах. В провинции и в Петербурге ждали чего-то неизвестного, но ужасного. Никто не был уверен в завтрашнем дне».