В 18–19 часов вечера на завод прибыло около двухсот милиционеров, однако вскоре им пришлось бежать. То же случилось и с солдатами, приехавшими на пяти грузовиках и трех боевых машинах пехоты. Согласно отчету КГБ, тех, кто пытался «восстановить законность и порядок», демонстранты избивали50. Стихийный митинг на заводе продолжался всю ночь, а утром к нему присоединились вновь пришедшие рабочие, и 2 июня около восьми утра вся огромная толпа направилась в город.
В Кремле, разумеется, о беспорядках узнали сразу. В отчете КГБ, представленном Хрущеву и его коллегам, упоминались также протесты в других городах — Москве, Тбилиси, Новосибирске, Ленинграде, Днепропетровске и Грозном — однако заверялось, что для предотвращения дальнейших «антиобщественных манифестаций» приняты все необходимые меры51. Так, в Новочеркасске на подмогу местной милиции были вызваны несколько армейских подразделений и войска МВД. Командир Северо-Кавказского военного округа Исса Плиев, бывший на маневрах, около 17 часов первого июня вернулся в город; примерно в то же время прибыли более сотни спецсотрудников КГБ52. По свидетельству Аджубея, Хрущев «рвался» поехать в Новочеркасск: его «едва отговорили»53. Тогда он попросил отправиться туда Микояна и Козлова, не прислушавшись к возражению Микояна, что в такой ситуации ответственность должен взять на себя кто-то один, а не двое. Вместе с ними он отправил в Новочеркасск еще троих членов Президиума — Кириленко, Шелепина и Полянского — а также секретаря ЦК Леонида Ильичева и помощника председателя КГБ Петра Ивашутина54.
Тем временем к новочеркасским демонстрантам присоединялись все новые люди, в том числе женщины и дети. Во главе колонны несли красные флаги, портреты Маркса, Энгельса и Ленина. Вадиму Макаревскому, офицеру, подчиненному Плиева, эта сцена напомнила дореволюционные рабочие демонстрации, как они изображались на полотнах советских художников55. Некоторые потом сравнивали новочеркасскую демонстрацию с Кровавым воскресеньем. Как и в предыдущий день, демонстрация была мирной; однако партийные чиновники и силовые структуры, уже получившие выговоры за оторванность от народа, были заинтересованы в том, чтобы представить демонстрантов бандой хулиганов.
Чтобы попасть в центр города, колонне нужно было пересечь реку Тузлов; обнаружив, что мост перегорожен танками, многие перешли мелкую реку вброд, другие же двинулись прямо через танки, обходя их или смело карабкаясь по ним. Солдаты почти не пытались их остановить. В половине одиннадцатого толпа, достигшая теперь десяти тысяч человек, вышла на площадь Ленина. Призывы к партийным руководителям выйти и держать ответ перед народом остались без отклика: тогда несколько смельчаков ворвались в здание горкома, вышли на балкон, сорвали красные флаги и портрет Ленина и призвали народ захватить здание милиции и освободить демонстрантов, арестованных накануне. Солдаты дали несколько предупредительных выстрелов в воздух, но толпа не рассеивалась. И вдруг загремели новые выстрелы. Когда огонь прекратился, оказалось, что двадцать три человека (в основном в возрасте от восемнадцати до двадцати пяти лет) убиты и восемьдесят семь ранены; некоторые из них позднее умерли от ран. Среди убитых были две женщины и один мальчик школьного возраста. Впоследствии власти, желая изгладить из памяти жителей эту трагедию, заново заасфальтировали площадь, чтобы уничтожить следы крови, и похоронили погибших на пяти разных кладбищах в дальних концах Ростовской области56.
Кто отдал приказ стрелять — и был ли вообще такой приказ — так и осталось неясным. В то время КГБ утверждал, что стрелять приказали «военные». Макаревский утверждает, что стрельба началась случайно, когда один из демонстрантов попытался отнять у солдата винтовку. Военная прокуратура, проведшая расследование почти тридцать лет спустя, предположила, что первыми начали стрельбу снайперы из госбезопасности. По словам Микояна, Козлов неотступно требовал у Хрущева разрешения применить силу — и в конце концов его получил. Хрущев, как утверждал Микоян, боялся, что возмущение перекинется на другие рабочие регионы, в том числе на Донбасс57.