В мексиканской армии существует два типа подразделений: регулярная армия, находящаяся в ведении комитета начальников штабов и министерства обороны, и батальон «Олимпия», подчиняющийся непосредственно президенту. По-видимому, здесь были солдаты из обоих подразделений, олимпийцев переодели в гражданское платье, а для того чтобы они могли узнать своих, у каждого одна руку была в белой перчатке (как будто этот знак мог остаться незаметным для остальных!). Эти солдаты поднялись на третий этаж Эдифисьо-чиуауа и смешались с лидерами Эсэ-энэ-аче. Затем, когда Миртоклейя Гонсалес Гальярдо начала говорить, они открыли огонь по толпе, находившейся внизу. Многие свидетельства описывают этих людей как снайперов, подразумевая, что они были меткими стрелками, но на самом деле они стреляли по толпе без разбору — подали и протестующие, и солдаты регулярной армии. Был ранен даже армейский генерал.
Армейцы в ответ начали яростно стрелять по балкону, откуда вели огонь люди в белых перчатках, но где также находились и лидеры Эсе-энэ-аче. «Белые перчатки запаниковали, и отовсюду слышались крики: «Не стреляйте! Мы из батальона "Олимпия"!»
Согласно свидетельствам, на площади продолжалась стрельба из автоматов. Рауля Альвареса Гарина, также находившегося на балконе, вместе с остальными оттеснили на край площади между ацтекскими руинами и старинной церковью францисканцев и заставили встать лицом к стене. Что происходило на площади, отсюда было не видно, но Альварес Гарин четко помнит, что автоматная стрельба не прекращалась в течение двух с половиной часов.
Толпа кинулась бежать, но между церковью и Эдифисьо-чиуауа путь ей преградили солдаты. Кое-кто попробовал пройти с другой стороны церкви, между руинами, но все попытки пресекались военными. Люди пытались войти в церковь, чтобы найти убежище. Но массивные двери шестнадцатого века были заперты, а из-за зубцов стены в мавританском стиле, расположенной вокруг купола, стреляли снайперы. То была идеальная ловушка. Оставшиеся в живых рассказывали, что солдаты сжалились над ними и помогли выйти.
О том, что звук стрельбы автоматов раздавался два часа или более, свидетельствуют почти все очевидцы. Другие, в том числе Гонсалес Гальярдо, помнят нападение военных с винтовками и штыками. В нескольких районах в центре города громоздились мертвые тела. Мартинес де ла Роса, который к этому моменту был арестован и заключен в тесной камере Лекамберри, видел, что тюрьма полна заключенных с кровоточащими ранами (у некоторых были огнестрельные ранения).
Мексиканское правительство сообщило, что убито четверо студентов, однако впоследствии количество жертв выросло до двенадцати. Газеты, находившиеся под контролем правительства, также приводили невысокие цифры (если приводили вообще). Телевидение просто сообщило, что произошел инцидент с участием полиции. «Универсаль» 3 октября поместила сообщение о двадцати девяти убитых и более чем восьмидесяти раненых. «Соль де Мехико» упомянула о стрельбе снайперов по армейцам, в результате которой были ранены один генерал и одиннадцать солдат и убито более двадцати представителей гражданского населения. «Нью-Йорк Таймс» также сообщала о «минимум двадцати погибших», тогда как лондонская «Гардиан» писала о трехстах двадцати пяти погибших (эту цифру затем процитировал Октавио Пас, который в знак протеста отказался от дипломатической карьеры). Некоторые говорили, что погибли тысячи. И тысячи пропали без вести. Родители Миртоклейи Гонсалес Гальярдо, предупреждавшие, чтобы она не ходила на митинг, провели десять ужасных дней вместе со служащими Красного Креста, разыскивая свою дочь среди мертвых. Через десять дней они нашли ее в тюрьме. Туда попали многие. Альварес Гарин провел два года семь месяцев в тесной камере Лекамберри. Заключенные избрали его старостой своего этажа («Единственные выборы, которые я выиграл в жизни!» — говорил он). Мартинес де ла Роса также пробыл три года в тюрьме.
Многие годы о пропавших ничего не было известно — убиты ли, находятся в тюрьме или присоединились к партизанам. Некоторые действительно влились в вооруженные группы, которые вели в сельской местности партизанскую войну. Родители не спешили разглашать тот факт, что их сын или дочь пропали без вести, поскольку правительство могло представить дело так, будто пропавший был связан с вооруженной группой. На сегодняшний день комитет по защите прав человека утверждает, что в вооруженных столкновениях в 70-х годах было убито около пятисот мексиканцев, якобы связанных с партизанскими отрядами. Однако массовых захоронений жертв Тлателолько или других, позднейших расправ не найдено. Были случаи, когда целые семьи подвергались запугиванию, если они настойчиво пытались узнать о судьбе своих близких, пропавших в 1968 году. Мартинес де ла Роса рассказывал: «Семьи не говорили о пропавших детях, поскольку в домах раздавались телефонные звонки и неизвестные говорили: «Если вы хоть что-нибудь скажете, все остальные ваши дети умрут». Я понимал это. Когда я был ребенком, кто-то убил моего отца и сказал мне, что, если я не буду молчать об этом, он убьет моего старшего брата. Поэтому я ничего не сказал».