El atentado del 20 de julio de 1944 fue un intento fallido de asesinar a Adolf Hitler, llevado a cabo por un grupo de oficiales de la Wehrmacht organizados por el coronel conde Claus von Stauffenberg como parte de un golpe de estado basado en la denominada Operación Valquiria, un plan operativo de las reservas del ejército a ser puesto en práctica en caso de disturbios civiles o de una sublevación de los millones de esclavos que trabajaban en fábricas alemanas.
Stauffenberg colocó una bomba en una sala de mapas dentro de la Guarida del Lobo, cuartel general de Hitler, donde se encontraba el Führer reunido con sus generales. A pesar de haber estallado la bomba, Hitler sufrió solo heridas leves
A inicios de julio de 1944, von Stauffenberg ya había acudido a dos conferencias militares de Hitler con una potente bomba oculta en su maletín, mas no la había activado porque según Goerdeler y Beck era necesario que junto con Hitler muriesen también sus posibles sucesores Hermann Goering y Heinrich Himmler, una de esas oportunidades se había presentado el sábado 15 de julio. La presencia de Stauffenberg obedecía a la necesidad de crear 15 nuevas divisiones para cubrir las brechas del Grupo de Ejércitos Centro; tarea que había sido encargada por Hitler al mismo Himmler, por tanto el Ejército de Reserva se puso a disposición del Reichsführer de las SS.
Tal situación dificultaba el plan, pues Himmler, en calidad de jefe máximo de las SS, recibía órdenes directas de Hitler y rara vez iba a conferencias militares de la Wehrmacht, se deconoce si estuvo presente aquel día.
El sábado 15 de julio, ante la presión del tiempo, se permitió que Stauffenberg ejecutara el asesinato en cuanto pudiese, sin requisitos previos. El plan consistía en que Stauffenberg llevase su maletín con una bomba, lo dejase al costado de Hitler en medio de la conferencia, pretextase una excusa para salir del recinto y luego huyese a Berlín a reunirse con los otros conspiradores en el Cuartel General del Ejército de Reserva, situado en la avenida Bendlerstrasse (llamado por ello el Bendlerblock). Tras esto, Fromm iniciaría la «Operación Valkiria» movilizando las tropas en apoyo al nuevo gobierno, arrestando a los líderes nazis; semejante plan era arriesgado y dependía de una gran coincidencia de hechos para tener éxito.
Aquel sábado 15 de julio de 1944, un error de comunicación causó que el general Friedrich Fromm iniciara parcialmente la «Operación Valkiria» creyendo que Hitler había sido asesinado pero con gran esfuerzo se detuvo la movilización total de tropas alegando que la convocatoria para ello era sólo un ejercicio de práctica. El mayor Otto Remer a cargo de las unidades quedó perplejo ante la situación. Este inconveniente causó una mala impresión de la organización de los grupos conspiradores ante Fromm.
El día martes 18 de julio, Stauffenberg supo que la Gestapo podría arrestarlo en cualquier momento y se decidió a matar a Hitler en la primera ocasión viable. Para ello salió de Berlín por avión en la mañana del jueves 20 de julio hacia Rastenburg, localidad de Prusia Oriental; a 15 km al este de dicha población se hallaba el cuartel militar de Hitler llamado Wolfsschanze ('Guarida del Lobo') y allí se dirigió Stauffenberg con un par de bombas plásticas ocultas en el maletín. Le acompañaba el mayor von Haeften como ayudante.
La conferencia militar de Hitler con otros jefes militares empezó en una amplia sala poco después del mediodía, donde acudieron el mariscal de campo Wilhelm Keitel, los generales Alfred Jodl, Walter Warlimont y otros altos oficiales, entre los cuales se hallaba Stauffenberg, bordeando una enorme mesa con mapas; minutos después de empezada la reunión Stauffenberg quien llegó atrasado activó la bomba en su maletín en un cuarto junto a Haeften. Entró a la reunión y se acercó lo más que pudo a Hitler, colocó el maletín muy cerca de los piés de Hitler y luego pidió permiso para retirarse por unos minutos fuera del recinto alegando una llamada por recibir, dejando su maletín en la sala junto a la gran mesa. Uno de los asistentes tropezó con el maletín y lo colocó detrás de uno de los pedestales de la gran mesa.
A las 12.40 la bomba explotó con gran potencia destruyendo gravemente la sala de conferencias, matando a cuatro oficiales e hiriendo gravemente a otros cinco, pero dejando a Hitler, Jodl y Keitel sólo con heridas relativamente leves. No obstante, Stauffenberg observó la humareda desde fuera de la Wolfsschanze, y supuso que era imposible que Hitler hubiese sobrevivido y con gran dificultad pudo salir de Wolfsschanze deshaciéndose de la bomba que no había utilizado y retornó a Berlín a las 13.00 creyendo que Hitler estaba muerto.
Poco antes de las 15:00, el general Friedrich Fromm recibió una llamada desde Rastenburg del general Erich Fellgiebel, del Cuerpo de Señales y participante de la conspiración, quien avisó a sus demás cómplices que Hitler había sobrevivido al ataque. Tal noticia alertó a los conspiradores reunidos en el Bendlerblock pues calcularon (tal vez con acierto) que si Adolf Hitler estaba vivo las tropas de reserva no obedecerían la movilización de «Operación Valkiria» ordenada por Fromm. En Wolfsschanze mientras tanto, se supuso en un primer momento un bombardeo aéreo, pero ante la ausencia de reportes de aviones enemigos en la zona, se empezó a sospechar de un atentado. Himmler fue llamado en el acto junto con Kaltenbrunner, Martin Bormann fue el primero en sospechar de Stauffenberg al no encontrarse entre los heridos o presentes. Adicionalmente, soldados de la guardia encontraron un paquete, era la segunda bomba que no había sido utilizada por los conspiradores.
Para entonces, había aumentado la confusión entre los conjurados, el hecho que Stauffenberg llamase después por teléfono al general Fromm a las 15:00, tras haber aterrizado en Berlín y le asegurase a los demás conspiradores que Hitler había muerto. A las 16:00 y con dos versiones contradictorias de distintos conspiradores, el general Olbricht lanzó la orden de empezar la «Operación Valkiria» y movilizar a las tropas de reserva disponibles, pero poco después Friedrich Fromm llamó por teléfono a Rastenburg y conversó con el mariscal de campo Wilhelm Keitel y éste (ajeno a la conjura) le aseguro que Hitler estaba vivo, además de preguntarle por el paradero del coronel Claus von Stauffenberg.
A las 16:40 Stauffenberg llegó al Bendlerblock y Fromm en un acto de absoluto cinísmo intentó arrestarlo de inmediato (se cree que para borrar evidencias de su participación en el complot) pero fracasó al no ser secundado por Olbricht ni otros oficiales. De todos modos a esa hora Heinrich Himmler había tomado medidas para que la SS pusiera fin al intento de golpe de Estado y ordenaba a las tropas del resto de Alemania que no obedecieran la movilización de «Operación Valkiria». La sede ministerial de Joseph Goebbels fue cercada por las tropas de la guarnición de Berlín creyentes en las órdenes de Fromm y de Olbricht; pero todavía Goebbels contaba con la línea telefónica no cortada por los conspiradores.
El momento decisivo ocurrió a las 19:00, cuando Hitler estaba lo bastante recuperado para llamar por teléfono. Hitler pudo llamar a Goebbels, quien hizo arreglos para que aquel hablara con el comandante de las tropas que rodeaban su ministerio, el mayor Otto Remer, para persuadirle que estaba vivo y exigirle reprimir inmediatamente la revuelta en Berlín; esa misma noche Hitler ordenó que el mayor Remer fuese ascendido a coronel.
Restos de la casa de Speer, Wolfsschanze.
A las 20:00 un furioso Witzleben llegó al Benderblock y discutió airadamente con Stauffenberg, quien todavía insistía en que el golpe podía continuar. Witzleben abandonó el edificio poco después. Alrededor de esta hora la toma del poder en París había sido abortada, cuando el general Stülpnagel fue arrestado por el general Günther von Kluge (otro participante que se desentendió de la conspiración al enterarse que Hitler había sobrevivido).
Los miembros menos resueltos de la conspiración en Berlín comenzaron entonces a cambiar de bando. Estalló la lucha en el Bendlerblock entre los conspiradores que apoyaban el golpe y los leales a Hitler (entre estos últimos está el general Friedrich Fromm) y Stauffenberg fue herido. El general Ludwig Beck, al convencerse de que no había esperanza, se suicidó (el primero de numerosos suicidios cometidos en los siguientes días). Hacia las 23:00 el general Fromm fue liberado y había retomado el control del Bendlerblock, destruyendo huellas de su colaboración con los conspiradores, arrestó a Stauffenberg y a Olbricht con otros oficiales que insistieron en continuar con el golpe de estado, se instituyó a sí mismo en una «corte marcial especial», y les condenó a muerte de inmediato, desobedeciendo la orden de Hitler de capturar vivos a los conspiradores.
A las 0:10 del 21 de julio los cuatro hombres condenados por él mismo, incluyendo Stauffenberg, fueron fusilados en el patio trasero del edificio "Bendlerblock". Otros ya habrían sido fusilados, pero a las 0:30 irrumpió en el Bendlerblock Otto Skorzeny con un batallón de la SS, prohibiendo nuevas ejecuciones hasta determinar fielmente cuántos militares había participado en la sublevación. Fromm prefirió no enfrentarse a las SS y se dirigió al día siguiente a visitar al Ministro de Propaganda Joseph Goebbels, atribuyéndose el mérito de haberse enfrentado a los rebeldes. No obstante en ese mismo acto Fromm es arrestado, al enrostrarle Himmler lo apurado que estaba en dejar enterrados a los cabecillas y tras descubrirse su participación en la conspiración por documentos encontrados en su caja fuerte, muere fusilado en marzo de 1945.