В свою очередь власти Австро-Венгрии через свою агентуру внутри сербских националистических организаций были хорошо осведомлены о террористических планах последних. Венгерские спецслужбы знали немало «секретов» сербских националистов, поэтому для них не было новостью, что против эрцгерцога что-то замышляется. В марте 1914 г. стало известно, что в июне Франц Фердинанд прибудет на маневры двух военных корпусов в Боснию. Сербская разведка считала, что эти маневры явятся подготовкой к нападению на Сербию. «Млада Босна» вынесла эрцгерцогу смертный приговор как врагу славянства и приступила к подготовке покушения. Исполнителями были назначены гимназист Гаврила Принцип и Неделко Чабринович. Оружием и необходимой информацией их снабдила «Черная рука».

План покушения не был тайной в Сербии. Об этом часто и охотно говорили в кафе боснийские эмигранты, а сербский посланник в Вене даже предупредил австрийского министра Билинского, в ведении которого находились территории Боснии и Герцеговины. Однако это предостережение было оставлено без внимания. Разведывательное бюро австрийского Генерального штаба было также информировано о подготовке покушения на Франца Фердинанда. Об этом знали начальник Генерального штаба Конрад фон Гетцен-дорф и сам император Франц-Иосиф.

Сербское правительство знало о заговоре и не одобряло его. Оно опасалось его последствий, потому что сербская армия не оправилась от балканских войн, а в России не была завершена реорганизация армии. 3 июня русский военный агент в Сербии полковник В. А. Артамонов докладывал в Главное управление Генерального штаба: «После трех кампаний Сербия истощена материально и в финансовом отношении, поэтому всякого рода осложнения, и тем более военные действия для нее крайне нежелательны…»

Существует версия, что российская военная разведка и дипломатическая служба были не просто осведомлены о готовящимся покушении, но и своими действиями подталкивали к его совершению. Основанием для этого предположения являются показания Драгутина Дмитриевича в суде, что «двое русских знали о подготовлявшемся заговоре». На самом же деле после свидания германского кайзера Вильгельма II и эрцгерцога Франца Фердинанда в Конопиште начальник сербской разведки полковник Дмитриевич получил секретное сообщение от российского Генерального штаба, что русское правительство имеет точные сведения о характере и цели этого свидания. Германия одобрила план нападения Австро-Венгрии на Сербию и ее оккупации, обещая ей свою помощь и поддержку. В действительности российские дипломаты доносили, что в Конопиште обсуждался вопрос об отношении Румынии к Четвертному союзу.

В конце июня 1914 г. эрцгерцог Франц Фердинанд и его супруга отправились в Сараево, где их ждали готовые к маневрам части императорской армии и высшие чины местной бюрократии. Жена эрцгерцога Карла, будущая императрица Зита, вспоминала, как, находясь у них в гостях в 1913 г., Франц Фердинанд в разговоре с ними без всякого повода неожиданно произнес: «Должен вам кое-что сказать. Меня… меня скоро убьют». Маневры 15-го и 16-го корпусов, размещенных в Боснии и Герцеговине, прошли благополучно, и 28 июня Франц Фердинанд намеревался прибыть в Сараево. Дата была выбрана очень неудачно. В этот день сербы отмечали Виндован — годовщину битвы на Косовом поле, где сербское войско было разбито турками. Эта была национальная трагедия Сербии.

Генерал-губернатор Боснии и Герцеговины Оскар Потиорек не испытывал никаких опасений за жизнь наследника австрийского престола. Он был убежден, что в его провинции все спокойно, и жизни наследника ничего не угрожает. Утром 28 июня, осмотрев казармы местного гарнизона, наследник престола с супругой в сопровождении генерал-губернатора Потиорека, мэра Сараево Чурчича и небольшой свиты направились в муниципалитет, где должен был состояться прием в честь высоких гостей. Программа визита не была секретной, поэтому члены группы «Млада Босна» успели подготовиться и занять места на улице вдоль пути следования кортежа. Первый боевик Мухаммед Мехмедбашич оробел и не бросил бомбу, которая лежала у него в кармане. Другой террорист, Неделко Чабринович оказался решительнее. Он метнул гранату в машину эрцгерцога, которая двигалась в составе кортежа со скоростью 20 км/час. По одним сведениям, она отскочила от крыши автомобиля, сложенной «гармошкой»: из-за жаркой и солнечной погоды эрцгерцог ехал в открытом автомобиле. По другим сведениям, Франц Фердинанд рукой отбил бомбу, после чего та взорвалась, срикошетив от крыши. Несколько человек, ехавших на задних машинах, получили ранения. Чабринович был тут же арестован, а кортеж продолжал свой путь.

Наследник престола был не напуган, а просто взбешен. Прибыв в муниципалитет, он обрушился с гневом на мэра Сараево: «Господин бургомистр! Я приехал в Сараево с визитом — а здесь в меня бросают бомбы! Это возмутительно! Ладно, теперь можете говорить». Чурчич, с трудом собравшись, дрожащим голосом произнес заготовленную приветственную речь. Эрцгерцог понемногу успокоился, и казалось, что самое страшное позади и опасность миновала. Затем наследник решил, что дальнейший маршрут будет изменен. Вместо посещения местного музея он решил навестить раненного бомбой Чабриновича.

Однако водителя автомобиля забыли предупредить, и тот, в соответствии с прежним маршрутом, повернул на набережной направо. Потиорек закричал шоферу, чтобы тот остановился и вернулся на набережную. Автомобиль затормозил и оказался в метрах двух от места, где стоял другой член «Млада Босны» — 19-летний Гаврила Принцип. Он еще не знал, чем закончилось покушение Чабриновича, и совершенно случайно оказался лицом к лицу со своими жертвами. Офицер свиты, находившийся в машине, которая ехала за автомобилем эрцгерцога, вспоминал: «Я увидел, как молодой человек, стоявший справа от машины, поднял руку и с расстояния 5-6 шагов выстрелил в наследника».

Сам террорист находился в таком состоянии, что, как он позднее признался на допросе, стрелял, почти не целясь. Тем не менее одна из пуль Принципа разорвала аорту Софии фон Гогенберг, другая перебила шейную артерию Франца Фердинанда. Герцогиня скончалась практически моментально, воскликнув: «Боже, что случилось?!» Наследник жил несколько минут. По показаниям графа Гарраха, стоящего на подножке машины наследника, Франц Фердинанд успел крикнуть: «Соферль, Соферль! Не умирай! Живи, ради детей!» Все было кончено, и 29-го супруги отправились в свой последний путь в Вену.

На другой день после убийства в Вене царила полная растерянность. Начальник Генерального штаба Конрад фон Гетцендорф требовал немедленного объявления войны против Сербии. Его поддерживал министр иностранных дел Бертхольд. Сараевское убийство было удобным поводом для Австро-Венгрии, чтобы, разгромив Сербию, восстановить господствующее положение на Балканах. Однако премьер Венгрии Тиса выступил против, а сам император казался равнодушным. Российские разведчики сообщали из Вены, что в городе «нет никакого траурного настроения. В Пратере… повсюду играет музыка».

Убийство наследника австрийского престола обострило обстановку в мире. Австрия, заручившись поддержкой Германии, усилила нажим на Сербию. Россия выступала в поддержку сербов. Усилилось противостояние спецслужб. Контрразведывательные органы Петербургского военного округа отметили рост антинемецких настроений среди населения столицы. Одновременно активизировалась деятельность германской и австрийской разведывательных служб. По данным руководителя столичной контрразведки полковника Якубова из Генерального штаба Германии последовало указание негласной агентуре готовиться к осуществлению диверсионных актов, возбуждать антивоенные настроения среди рабочих. В сводках Отдельного корпуса пограничной охраны отмечалась активизация деятельности контрабандистов на западных границах Российской империи. Так, в Прибалтике чины пограничной стражи обнаружили несколько складов с взрывчаткой и огнестрельным оружием, предназначенных для диверсионных групп из числа немецких колонистов. Значительно увеличился поток политической контрабанды в виде антироссийских изданий националистического характера еврейского, финского и кавказского происхождения.