В одиннадцатом часу вечера Генрих Гиз оцепил Лувр швейцарцами. В то же время многие парижане собрались в городской ратуше, где купеческий старшина Иоанн Шарон, клеврет Гизов, страстной речью призвал католиков отомстить гугенотам за прошлые мятежи. После полуночи удары набата в церкви святого Германа Оксеррского возвестили о наступлении ночи святого Варфоломея. Это был условленный сигнал к началу резни. Движимый чувством мщения за убийство своего отца, Генрих Гиз с вооруженным отрядом устремился к дому адмирала Колиньи. Его приспешники ворвались внутрь, зарезали старика и выкинули труп на улицу к ногам герцога. После этого толпы фанатиков бросилиь умерщвлять других гугенотов. Одушевляемые криками, что король велел убивать заговорщиков, они ходили по всему городу, оставляя за собой груды тел в домах, на улицах и на мостах. Все храбрые сподвижники адмирала, все приверженцы принцев крови, приехавшие в Париж на свадьбу Генриха Бурбона, — Ларошфуко, Телиньи, Брикмон, Лафорс, а также многие другие вельможи и дворяне, поплатились жизнью за доверие к королю. В самом Лувре были зарезаны дворяне из свиты Генриха Наваррского. Бесстыжие дамы и девушки придворного штата приходили любоваться на красоту обнаженных убитых. На узких улицах Парижа раздавался непрерывный треск ружейных выстрелов, сверкали шпаги и кинжалы, ревели убийцы и хрипели умирающие. Толпы черни под предводительством вельмож врывались в дома, кололи и резали безоружных, гнались за убегающими. Сам король стрелял из окна Лувра в бегущих гугенотов и ободрительными криками возбуждал католиков к убийству. Всего в Варфоломеевскую ночь и в три следующих дня в Париже было убито более 2 тысяч человек. Трупы в течение нескольких дней свозили возами на берега Сены и сваливали в воду. Уцелели лишь немногие гугенотские вожди. Карл после долгих совещаний с матерью и братом, герцогом Анжуйским, решил пощадить короля Наваррского и принца Конде. В манифестах, рассылаемых по государству, говорилось, что гугеноты наказаны смертью за преступный заговор. При этом правительство объявляло, что эдикт о веротерпимости сохраняет свою силу, но общественное богослужение кальвинистов запрещается. Впрочем, злодейство не достигло своей цели — гугеноты остались так же сильны, как и до Варфоломеевской ночи. Война возобновилась, но не привела к победе ни одной из партий. В 1573 г. король подписал эдикт, предоставлявший гугенотам свободу богослужения в городах Ла-Рошель, Ним и Нонтобан, а также во владениях вельмож. Всем остальным гугенотам предоставлялись свобода совести и право молиться в своих домах.

В следующем году двадцатичетырехлетний Карл умер, вероятно, от грудной болезни, которой он страдал около года. В последние недели жизни он постоянно дрожал, не мог ни стоять, ни лежать, ни сидеть. По некоторым известиям, перед смертью в нем пробудилось что-то похожее на угрызения совести: он метался по постели и постоянно проклинал тех, кто подстрекнул его на убийства.