Поздним вечером 16 декабря 1916 г. Распутин был приглашён в дом Юсупова под предлогом встречи с княгиней Ириной Александровной. На самом та деле та находилась на лечении в Крыму и, скорее всего, ничего не знала о заговоре. Феликс попросил гостя подождать княгиню в подвальном помещении (оформленном в виде гостиной), предложил вина и пирожных. Распутин, не догадываясь, что в угощения был подсыпан яд, съел пару пирожных и запил вином. Цианистый калий на Григория почему-то не подействовал. Как выяснилось позже, доктор Визовет, участвовавший в покушении, не посмел нарушить клятву Гиппократа и вместо яда положил безвредный порошок.
Юсупову пришлось взять револьвер и самому убить Распутина, чтобы раз и навсегда покончить со «святым старцем». Услышав выстрел, заговорщики, находившиеся всё это время наверху, в комнате князя, спустились в подвал. Юсупов стоял в полном оцепенении, на полу лежал без сознания Распутин. Доктор Лазоверт, пощупав его пульс, поспешно объявил о смерти Григория. Все трое, кроме Феликса, поднялись опять наверх. Неожиданно они услышали крики Юсупова. «Труп» старца пытался душить князя со словами: «Феликс, Феликс, всё скажу императрице!» Быстро спустившись в подвал, Пуришкевич увидел Распутина, выбегающего во двор, и бросился вдогонку за ним. То, что произошло в эти минуты, казалось чем-то сверхъестественным. Позже, Пуришкевич вспоминал: «Григорий Распутин, которого я полчаса назад созерцал при последнем издыхании, лежащим на каменном полу столовой, переваливаясь с боку на бок, быстро бежал по рыхлому снегу во дворе дворца вдоль железной решётки, выходившей на улицу…. Первое мгновение я не мог поверить своим глазам, но громкий крик его в ночной тишине на бегу: «Феликс! Феликс! Всё скажу императрице!» убедил меня, что это он, что это Григорий Распутин, что он может уйти, благодаря своей феноменальной живучести, что ещё несколько мгновений, и он очутится за воротами на улице… Я выстрелил. В ночной тишине чрезвычайно громкий звук моего револьвера пронёсся в воздухе – промах… Я выстрелил вторично на бегу, - и… опять промахнулся… Я остановился, изо всех сил укусил себя за кисть левой руки, чтобы заставить себя сосредоточиться и выстрелом (в третий раз) попал ему в спину. Он остановился, тогда я, уже тщательно прицелившись, дал четвёртый выстрел, попавший ему, кажется, в голову. Я подбежал к нему и изо всей силы ударил его ногой в висок. Он лежал, скребя снег… и только лязгал и скрежетал зубами».
Убийцы опустили связанное тело Распутина в заранее приготовленную прорубь на льду Малой Невки у Крестовского острова. Спустя три дня, когда труп был найден, оказалось, что его лёгкие были полны воды. Григорий Распутин, отравленный ядом, простреленный пулями, на самом деле захлебнулся, пытаясь дышать. Пальцы на руке, высвобожденной из верёвок, были сложены для крестного знамения.
