בשל הרעש הרב ששרר ברחוב, לא שמעו האנשים במכוניות הקדמיות של השיירה את רעש ההתפוצצות, והמשיכו בנסיעה אל בית העירייה. ראש העיר, פהים קורצ'יץ', סידר את עובדיו בשתי שורות בכניסה לבניין, מוסלמים בלבוש מסורתי בצד אחד, ונוצרים בצד שני. נכח במקום גם נציג מטעם הקהילה היהודית. משהגיע פרנץ פרדיננד אל בניין העירייה, החל קורצ'יץ' לשאת את נאומו, אולם פרנץ פרדיננד קטע את דבריו בזעם: "אדוני ראש העיר, אני בא לערוך אצלך ביקור, ואת פני מקדמים בפצצות! למה אתה מתכוון, כשאתה מדבר על נאמנות?". סופיה לחשה דבר מה על אוזנו, ולאחר מכן הוא נרגע ואמר לקורצ'יץ': "עכשיו אתה יכול להמשיך". קורצ'יץ' המופתע סיים את דבריו, אולם כאשר הגיע תורו של פרנץ פרדיננד לנאום, הוא לא היה יכול לעשות זאת כיוון שהדפים שבהם כתב את נאומו היו במכונית שהותקפה. עבר זמן מה בטרם הובאו הדפים, מוכתמים בדם אחד הפצועים. פרנץ פרדיננד נשא את נאומו, והוסיף מספר הערות עקב האירוע. הוא הודה לאנשי העיר על תשואותיהם, והצהיר שהוא "רואה בהם ביטוי לשמחתם על כישלון ניסיון ההתנקשות".
הארכידוכס ופמלייתו נכנסו להיכל המועצה בבניין העירייה. הדוכסית עלתה קומה אחת במטרה להיפגש עם משלחת של נשים מוסלמיות. בזמן שהמתינו לה, ניסה הארכידוכס להתלוצץ על המאורע, אולם איש לא צחק. הארכידוכס שאל את פוטיורק האם לדעתו צפוי ניסיון התנקשות נוסף. ישנן מספר גרסאות לתשובתו של פוטיורק. על פי גרסאות מסוימות הוא השיב שייתכן ויהיו ניסיונות של ירי מטווח קצר, אך לפי רוב הגרסאות הוא הגיב שהוא "לוקח אחריות מלאה" שלא יקרה דבר. חברי הפמליה דנו מה כדאי לעשות כעת. הברון רומרסקירך הציע שהזוג יישאר באולם העירייה עד שיובאו חיילים לעיר כדי שיסתדרו ברחובות. פוטיורק הטיל וטו על ההצעה, בטענה שהכוחות, אשר היו באמצע אימונים, לא היו מצוידים במדי השרד המתאימים לאירועים רשמיים. הוא שאל את רומרסקירך בלעג: "האם אתה סבור שכל סרייבו מלאה ברוצחים?". משימת האבטחה נותרה מוטלת על כוח המשטרה הקטן של העיר סרייבו.
על פי התוכנית המקורית, היעד הבא של הביקור היה המוזיאון של העיר, שם היה אמור הארכידוכס להיפגש עם חברי הפרלמנט הבוסני. היו שהציעו לבטל את הביקור ולחזור לאילידזה במהירות האפשרית, בעוד אחרים הציעו לקיים אותו כרגיל אולם לנסוע בדרך צדדית כדי להעניש את תושבי סרייבו, כך שלא יוכלו לראות שוב את הארכידוכס. הארכידוכס עצמו הכריע בשאלה והודיע שברצונו לנסוע לבית החולים ולבקר שם את נפגעי ניסיון ההתנקשות. בינתיים חזרה הדוכסית ובידיה זר פרחים, מתנת ילדה מוסלמית. על פי התוכנית המקורית, היה עליה להמתין בבניין העירייה, אולם היא הודיעה שברצונה לבוא לבית החולים ואמרה: "כל עוד הארכידוכס יראה את עצמו בפומבי היום לא אעזוב אותו". ב-10:45 יצאה השיירה מבניין העירייה. הרוזן הראך החליט לעמוד על מדרגת הרכב השמאלית כדי למנוע ניסיון התנקשות נוסף. זה היה אמצעי האבטחה היחיד שנוסף. כדי לצמצם את הסיכויים לניסיון התנקשות, החליט פוטיורק שהשיירה תיסע דרך רציף אפל הצדדי. עם זאת, פוטיורק לא הודיע זאת ללויקה בעצמו כיוון שהיה רגיל שעוזרו, אריך פון מריזי, עושה זאת. אלא שמריזי נפצע מהפצצה ושכב בבית החולים, ולפיכך הורה פוטיורק למפקד המשטרה גרדה להודיע זאת. בלחץ המאורעות, גרדה שכח, כך שלויקה נסע במסלול הרגיל.
הירייה.
שאר הקושרים התפזרו. פרינציפ פנה אל בית הקפה "מוריץ שילר" ליד הגשר הלטיני על מנת לקנות לעצמו ארוחה. לא ברור אם ויתר על תוכנית ההתנקשות, או הניח שהארכידוכס נהרג מן הפצצה. כאמור לעיל, לויקה לא ידע על השינוי במסלול, ולכן המשיך לנסוע לכיוון המוזיאון במקום לכיוון בית החולים. פוטיורק הבחין בכך רק כאשר לויקה פנה ימינה ברחוב פרנץ יוזף, והוא נעמד במכונית והעמיד אותו על טעותו. לויקה עצר את המכונית. באותו רגע סיים פרינציפ את הקנייה, ולהפתעתו הבחין במכוניתו של הארכידוכס עומדת ממש מולו. פרינציפ התקרב אל הדופן הימנית של הרכב והוציא אקדח FN מדגם 1910 חצי-אוטומטי בקוטר 7.65 מ"מ מתוצרת פבריק נסיונל. בלש משטרה הבחין בו וניסה לעצור אותו, אולם ספג בעיטה מידי מקומי בשם מיכאיל פוקרה. מעשהו של פוקרה לא ברור, וככל הנראה הוא היה שותף למזימה. פרינציפ ירה פעמיים ממרחק של מטר וחצי. הכדור הראשון חלף דרך דופן הרכב ופגע בסופיה בבטנה, והכדור השני פגע בפרנץ פרדיננד בצוואר. מאוחר יותר טען פרינציפ כי כוונתו הייתה לפגוע בפוטיורק ולא בסופיה. פוטיורק עצמו תיאר את רגעי ההתנקשות:
הרוזן הראך תיאר את שאירע לאחר מכן:
סופיה מתה מיד, אולם פרנץ פרדיננד המשיך לגסוס ברכב. לויקה החל לנסוע במהירות רבה לכיוון ארמון המושל, דבר שככל הנראה רק החמיר את מצבו של הארכידוכס. על פי עדותו של הראך, הארכידוכס חזר שש או שבע פעמים על המילים "זה כלום" לפני שמת. פרינציפ ניסה להתאבד מיד לאחר הירי על ידי בליעת כדור ציאניד, אך הוא הקיא את הרעל, והאקדח נלקח מידו על ידי אדם שהיה במקום עוד בטרם הצליח לירות פעם נוספת. שוטרים מיהרו לעצור אותו, ולא עזרו מאמציהם של שני צעירים מקומיים להציל אותו. הירי היה בשעה 11:00, וכונה "הירייה שנשמעה ברחבי העולם".
הפרעות.
עוד לפני שוועדת החקירה האוסטרית מצאה את טביעות ידיה של סרביה באירוע, כבר היה ברור לכול שהיא מעורבת בו. ב-48 השעות הראשונות אחרי הרצח, נעצרו בידי השלטונות יותר מ-200 סרבים ברחבי בוסניה. פקידים מקומיים תלו כמה מהם בבתי הכלא. תוך מספר ימים כבר היו כל הקושרים במאסר, פרט למחמדבשיץ' אשר נמלט למונטנגרו. עד סוף יולי נעצרו 5,000 סרבים. ב-28 ביוני בשעות הערב המוקדמות פרצו בזגרב פרעות נגד סרבים מקומיים. הבישוף הקתולי של בוסניה, יוסיפ סטדלר (Josip Stadler), חיבר מזמורים אנטי-סרביים אשר הופצו בציבור והסיתו את ההמונים לנקום על הרצח. למחרת פרצו פרעות קשות יותר בסרייבו, אשר ניתן לאפיינן כפוגרום. הפרעות התפשטו לכל רחבי האימפריה, במיוחד בבוסניה הרצגובינה ובקרואטיה; כ-1,000 בתים, חנויות, בתי ספר ומוסדות (כגון בנקים, בתי מלון, בתי דפוס) בבעלות סרבים נהרסו או נבזזו. שני סרבים נהרגו במהלך יום הפרעות הראשון, ורבים אחרים הותקפו. הסופר איוו אנדריץ' התייחס לאירוע כ"טירוף השנאה של סרייבו". המשטרה והרשויות המקומיות לא עשו דבר כדי למנוע את הפרעות, וקציני צבא רבים אף השתתפו בהן.
ב-29 ביוני שלח פוטיורק דין וחשבון על הפרעות לווינה, בו ציין כי הפורעים נהנו מתמיכה בקרב האוכלוסייה הלא-סרבית ברחבי העיר שמחאה להם כפיים מהחלונות, וכי גם נשים מהמעמד הגבוה השתתפו בפעילות ביזה ושוד. עוד הוא ציין כי חנויות הסרבים ברחבי העיר נהרסו כליל. בשעות הערב של אותו היום, הוציא פוטיורק כוחות צבא ומשטרה לרחובות והצליח להרגיע את הפרעות, שנחלשו בלאו הכי לאחר שגופותיהם של פרנץ פרדיננד וסופיה הובאו לתחנת הרכבת של העיר. הממשלה האוסטרו-הונגרית הקימה ועדת חקירה לאירוע, אשר הורשתה לגזור עונשי מוות על מעשי רצח כנגד סרבים.
תגובות.
כאשר התפשטה הידיעה על הרצח, היא התקבלה באדישות ברחבי אירופה. פרנץ פרדיננד לא היה אהוב בקרב המעמדות הנמוכים באימפריה, ובווינה המשיכו בתי העסק ואתרי הבילויים לפעול כרגיל. עם זאת, בקרב מעמד האצולה האוסטרית התקבלה הידיעה ביאוש והתעוררו חששות לעתיד המונרכיה שאיבדה יורשי עצר בזה אחר זה. גם לאחר שהתבררה מעורבותה של סרביה ברצח, לא דרשה העיתונות האוסטרית לצאת לפעולת נקם. הקיסר פרנץ יוזף קיבל את הבשורה בעת ששהה במרחצאות בבאד אישל. הקיסר "עצם את עיניו ושתק דקות ארוכות". הוא לא הצטער במיוחד על מותו של פרנץ פרדיננד, שעמו לא הסתדר במיוחד. אדרבה, הדבר אמר שלתפקיד יורש העצר יקודם בן אחיינו הארכידוכס קרל אשר היה חביב עליו במיוחד. הקיסר ראה במותו הטרגי של פרנץ פרדיננד מעין עונש משמיים על כך שביזה את כבודו של בית הבסבורג בנישואיו לאשה שלא ממעמד מתאים. עם זאת, הוא ביקש לאכול את ארוחת הערב שלו לבדו ולאחר מכן חזר לווינה. אין לדעת אם כבר באותה עת הבין את ההשלכות האמתיות של הרצח. על פי עדותו של השגריר האוסטרו-הונגרי בסרביה, ההמונים במדינה חגגו לכבוד הרצח. העיתונות הרשמית בסרביה הייתה מאופקת למדי, אולם לא כן העיתונות האופוזיציונית שהריעה לרוצחים בהתעלמות מוחלטת מהאינטרסים של המדינה.
וילהלם השני, קיסר גרמניה קיבל את הידיעה בעת שהשתתף במירוץ סירות בקיל. הוא ופרנץ פרדיננד היו חברים קרובים, ורק זמן קצר לפני כן ב-13 ביוני אירח פרנץ פרדיננד את וילהלם באחוזתו. וילהלם הביע צער ניכר ועזב את המרוץ באמצעו. הוא הבטיח לפעול לפתרון המשבר, אולם בימים שלאחר מכן התעסק בעיקר בעיצוב מחדש של היאכטה הפרטית שלו. נשיא צרפת רמון פואנקרה כלל לא טרח לעזוב את מרוץ הסוסים שצפה בו כאשר קיבל את הידיעה, והלה פיגארו כתב: "המשבר הזה ידעך בקרוב ויהיה לעוד מריבה בלקנית, כאלה שמתרחשות כל חמש עשרה או עשרים שנה, ונפתרות בתוך מסגרת בלקנית מבלי שיתעורר הצורך להתערבות המעצמות הגדולות".
הלוויה.