Однако подбить Богрова на убийство Столыпина должен был не Кулябко, а совсем другой человек, как бы не имевший никакого отношения к охранке. После проверки нескольких кандидатур Кулябко выбрал некоего Щеколдина, который тут же выехал в Ниццу, где в те дни отдыхал Богров. Представившись ему связным ЦК партии эсеров, Щеколдин сумел умело подвести Богрова к теме физического устранения Столыпина.
В сущности, Богров и сам давно считал Столыпина виновным во многих бедах России. Щеколдин посоветовал Богрову поехать в Киев и завязать там тесные контакты с местной охранкой. Вербовку в агенты, мол, партия Богрову не разрешит, а вот «добрые отношения» завязать можно. Когда Богров покинул Ниццу, Щеколдина попросту убили люди Кулябко. Прибыв в Киев, Богров первым делом навестил Кулябко и рассказал ему о своих встречах с Щеколдиным, о «задании» партии. Кулябко разыграл удивление. Затем сказал, что этот теракт спасет Россию, которую при Столыпине ждет волна погромов, военное положение, беззаконие. Покушение решено было осуществить в театре, допуск в который будет контролировать лично Кулябко. После выстрела Богрова свет в театре погаснет, Богров после этого должен выбежать на улицу, прыгнуть в экипаж и через несколько часов быть в Ялте, где его будет ждать шаланда. Если же Богрова схватят, то его поведение на суде тоже заранее обговорено. Он должен был сказать, что попал в театр, воспользовавшись доверчивостью Кулябко, точнее — войдя специально в доверие к нему. За эту речь Кулябко обещал Богрову скорое вызволение с каторги.
Первого сентября 1911 года Богров двумя выстрелами из пистолета смертельно ранил Столыпина. Генерал-губернатор Киева Гире позднее вспоминал: «К девяти часам вечера начался съезд приглашенных в театр. На театральной площади и прилегающих улицах стояли сильные наряды полиции, у наружных дверей — полицейские чиновники, получившие инструкции о тщательной проверке билетов. Еще утром все подвальные помещения и ходы были тщательно осмотрены. В зале, блиставшей огнями и роскошью убранства, собиралось избранное общество…
В 9 часов прибыл государь с дочерьми. К своему креслу, первому от левого прохода, прошел Столыпин и сел в первом ряду. Рядом с ним, по другую сторону прохода, сел генерал-губернатор Трепов, направо — министр двора граф Фредерикс. Государь вышел из аванложи. Взвился занавес, и раздались звуки народного гимна. Играл оркестр, пел хор и вся публика. Патриотический подъем охватил и увлек всех. Шла «Сказка о Царе Салтане» в новой, чудесной постановке. При самом начале второго антракта государь с семьей отошел в глубь аванложи, а П. А. Столыпин, обернувшись спиной к сцене, разговаривал с графом Фредериксом и графом Иосифом Потоцким, я на минуту вышел к подъезду… Возвращаясь, я медленно шел по левому проходу к своему креслу, смотря на стоявшую передо мною фигуру Столыпина. Я был на линии шестого или седьмого ряда, когда меня опередил высокий человек в штатском фраке. На линии второго ряда он внезапно остановился. В то же время в его протянутой руке блеснул револьвер, и я услышал два коротких сухих выстрела, последовавших один за другим. В театре громко говорили, и выстрелы слыхали немногие, но когда в зале раздались крики, все взоры устремились на П. А. Столыпина, и на несколько секунд все замолкло. Петр Аркадьевич как будто не сразу понял, что случилось. Он наклонил голову и посмотрел на свой белый сюртук, который с правой стороны, под грудной клеткой, уже заливался кровью. Медленными и уверенными движениями он положил на барьер фуражку и перчатки, расстегнул сюртук и, увидя жилет, густо пропитанный кровью, махнул рукой, как будто желая сказать: «Все кончено!» Затем он грузно опустился в кресло и ясно и отчетливо произнес: «Счастлив умереть за царя». Увидя государя, вошедшего в ложу и ставшего впереди, он поднял руки и стал делать знаки, чтобы государь отошел. Но государь не двигался и продолжал на том же месте стоять, и Петр Аркадьевич, на виду у всех, благословил его широким крестом.
Преступник, сделав выстрел, бросился назад, руками расчищая себе путь, но при выходе из партера ему загородили проход. Сбежалась не только молодежь, но и старики, и стали бить его шашками, шпагами и кулаками. Из ложи бельэтажа выскочил кто-то и упал около убийцы. Полковник Спиридович, вышедший во время антракта по службе на улицу и прибежавший в театр, предотвратил едва не происшедший самосуд: он вынул шашку и, объявив, что преступник арестован, заставил всех отойти.