Атентатът е извършен на Велики четвъртък от група дейци на военното крило на Българската комунистическа партия. Дълго време кървавото събитие държи печалния рекорд за най-много избити представители на елита на едно място.
След провала на Септемврийското въстание от 1923 г. БКП е забранена и минава в нелегалност. Комунистите решават да отвърнат на удара. Ръководството на Военната организация на БКП възлага извършването на атентата на една от „шесторките“, ръководена от Петър Абаджиев, който през втората половина на януари 1925 година влиза в контакт с клисаря на „Света Неделя“ Петър Задгорски. С негова помощ в продължение на няколко седмици Петър Абаджиев и Асен Павлов внасят на тавана на църквата общо 25 кг експлозив. Планът за атентата предвижда първо да бъде убит достатъчно високопоставен човек, чието опело да събере политическия и военен елит в църквата „Света Неделя“, за да може взривът да предизвика по-голям ефект. Комунистите се спират на о.з. генерал Константин Георгиев, който е убит пред църквата „Свети Седмочисленици“ на 14 април.
Опелото на генерал Георгиев е насрочено за 16 април, Велики четвъртък. В 7 часа сутринта Задгорски пуска на тавана на сградата извършителите на атентата. Траурното шествие влиза в църквата в 15 часа. Службата се ръководи от софийския митрополит и бъдещ екзарх Стефан. Първоначално ковчегът е поставен до колоната, която трябва да бъде взривена, но след това е преместен по-напред, поради големия брой хора, дошли на церемонията. Така по случайност най-видните присъстващи са отдалечени от мястото на взрива.
Експлозията избухва около 15:20 часа и събаря главния купол на църквата, затрупвайки вътре множество хора. Взривната вълна в затвореното помещение нанася допълнителни поражения.При атентата загиват 134 души, други умират по-късно от раните си. Ранените са около 500. Загиват 12 генерали, 15 полковници, 7 подполковници, 3 майори, 9 капитани, 3 депутати и множество граждани, включително деца.
По случайност, всички членове на правителството се отървават само с леки наранявания. Цар Борис III не е в църквата, тъй като присъства на погребенията на убитите в атентата срещу него в прохода Арабаконак два дни по-рано. Вечерта на 16 април в страната е обявено военно положение, което остава в сила до 24 октомври. По време на военното положение правителството предприема репресивни действия срещу крайната левица.
Част от организаторите на атентата – Димитър Златарев, Петър Абаджиев и Никола Петров – успяват да избягат през Кралството на сърби, хървати и словенци в Съветския съюз. Заговорниците се опитват да ликвидират своя съучастник Петър Задгорски, но той успява да се предаде на полицията и прави пълни самопризнания. Бързо е разкрито местоположението на ръководителите на Военната организация на БКП Коста Янков и Иван Минков, като първият е убит, а вторият се самоубива преди да бъде заловен.
Делото за атентата е гледано от военен съд от 1 до 11 май в казармите на Четвърти артилерийски полк в София. Марко Фридман, най-високопоставеният от обвиняемите, признава, че организацията получава финанси „през Виена” от Съветския съюз, но прехвърля отговорността за атентата върху Коста Янков и Иван Минков, които според него са действали без съгласието на ръководството на БКП. Смъртни присъди получават Петър Задгорски, подполковник Георги Коев, в чиято къща се укрива Иван Минков, и Марко Фридман, ръководител на секция във Военната организация на БКП. Задочно на смърт са осъдени и Станке Димитров, Петър Абаджиев, Димитър Грънчаров, Николай Петрини и Христо Косовски, като последните трима вече са убити през предходните седмици. Смъртните присъди са изпълнени публично чрез обесване на 27 май.
На 16 април 2018 г. от 11.00 часа, в столичния катедралния храм „Св. Неделя” ще бъде отслужена панихида за жертвите от атентата.
