טנקוסיץ' השאיל לנערים אקדחים, ובמאי החלו השבעה להתאמן בירי בפארק ליד בלגרד. פרינציפ גילה בכך כישרון מועט, והחטיא את המטרות שוב ושוב. אלו שהתבוננו בו היו לועגים לו, והדבר היה גורם לו לפרוץ בבכי. ב-26 במאי הגיע לבסוף הציוד לרצח. טנקוסיץ' צייד את הרוצחים, ישירות או באמצעות סיגנוביץ', בשישה רימוני יד, שלושה אקדחי בראונינג אוטומטיים דגם 1910, קליעים מדגם 380 ACP, כסף, פצצות, וכן גלולות ציאניד שבאמצעותן היו אמורים להתאבד לאחר המשימה. כמו כן צוידו הרוצחים במפות מיוחדות של זירת הרצח המתוכננת. מאוחר יותר הודה טנקוסיץ' רשמית באספקת הציוד.
מסע הרוצחים.
ב-28 במאי עזבו פרינציפ, גרבז' וצ'ברינוביץ' את בלגרד בסירה, ושטו לאורך הנהר סאווה עד העיר שאבאץ, ובה נפגשו עם קפטן בצבא הסרבי ומסרו לו פתק שקיבלו מטנקוסיץ'. אותו קפטן מילא עבורם טופס שזיהה אותם כשלושה פקידי מכס. בשל כך הם קיבלו כרטיסי נסיעה מוזלים ברכבת עד עיר הגבול לוזניצה, אליה הגיעו ב-29 במאי. מיד עם הגיעם הם זומנו על ידי קצין סרבי נוסף שהיה שותף למזימה. בזמן שהמתינו לו, פרץ ריב בין פרינציפ וגרבז' לצ'ברינוביץ', אשר סיבתו הייתה חוסר זהירותו של צ'ברינוביץ'. פרינציפ, אשר היה המבוגר בחבורה, החליט להתפצל, ועל פי הוראתו מסר צ'ברינוביץ' את נשקו לידיו, ונסע לבדו לזבורניק עם תעודת הזהות של גרבז'. מזבורניק הוא המשיך לטוזלה, שם המתין לחבריו. ב-31 במאי הגיעו פרינציפ וגרבז' לאי איזקוביץ' באמצע הנהר דרינה המפריד בין סרביה לבוסניה.
ב-1 ביוני הועברו פרינציפ וגרבז' לתחומי אוסטרו-הונגריה, שם נמסרו לידי ארגון סרבי לאומני נוסף בשם נארודנה אודבראנה. ב-3 ביוני הם הגיעו לטוזלה, שם נפגשו שוב עם צ'ברינוביץ' ומסרו את נשקם למשמרת בידי סוכני נארודנה אודבראנה. אחד האיכרים הבוסנים שסייע בהברחה, היה מודיע של ממשלת סרביה, והוא שלח לארצו דיווח על מסעם החשוד של שני הצעירים ועל הציוד המחשיד שנשאו. הדו"ח הגיע אל שולחנו של פאשיץ', אשר קרא אותו בעיון ואף סיכם אותו. פאשיץ' הורה על חקירה, ועל הפסקת משלוחי הנשק מסרביה לבוסניה, אך לא נקט עוד צעדים מעבר לכך. השאלה האם פאשיץ' ידע על הקשר, שנויה במחלוקת. נראה שעל כל פנים הוא ידע דבר מה (ראו בפרק אשמת סרביה).
לאחר שנפגשו בטוזלה עם צ'ברינוביץ', התמזל מזלם של השלושה. אביו של צ'ברינוביץ' היה פקיד משטרה בסרייבו, ובלש משטרה שהיה ידיד שלו עלה במקרה על אותה רכבת מטוזלה לסרייבו שעליה עלו גם השלושה. צ'ברינוביץ' שוחח עמו, ולמד ממנו שפרנץ פרדיננד יגיע לסרייבו ב-28 ביוני. ב-4 ביוני הגיעו השלושה לסרייבו והתגוררו בביתם של איליץ' ואמו. על אף שפרינציפ היה מוכר למשטרה האוסטרית כמי שמעורב ב"פעילות נגד המדינה", לא נעשה דבר להשגיח על צעדיו. שלושתם התפזרו ברחבי הארץ לביקורים אחרונים אצל הוריהם ואז חזרו לסרייבו. פרינציפ חזר רק ב-6 ביוני, וב-14 ביוני יצא איליץ' לטוזלה כדי להביא את הנשק. ב-17 ביוני עזב איליץ' את סרייבו לזמן מה מסיבה לא ברורה. במשפטו הוא טען שניסה למנוע את הרצח, וחלק מהחוקרים סבורים שהוא אכן היה אמור לפגוש שליח מדימטרייביץ', שהיה אמור להודיע לו על ביטול התוכנית. על כל פנים, הוא חזר לעיר במהירות, וב-27 ביוני חילק לפרינציפ, גרבז' וצ'ברינוביץ' את הנשק והציג אותם בפני שלושת הרוצחים האחרים: מחמדבשיץ', צ'וברילוביץ' ופופוביץ'.
האבטחה בסרייבו הייתה רופפת. המושל פוטיורק קיווה להציג לראווה בפני פרנץ פרדיננד את הישגיו בפיוס בוסניה ואת שליטתו בה, ולפיכך סירב לפרוש את הצבא ברחובות בעמדות הגנה. ראש המחלקה המדינית של פוטיורק הזהיר אותו מפני "בוסניה הצעירה", אולם פוטיורק לעג לו על כך שהוא "פוחד מילדים". מאוחר יותר סיפרו פקידים שבדיונים על הביקור כמעט ולא נדונו ענייני ביטחון, ועיקר הדיונים נסובו על התפריט שיוגש בארוחה לכבודו של יורש העצר. פרנץ פרדיננד עצמו היה ער לסכנה, ואף העיר לאשתו של אחד מעוזריו: "הדבר הזה לא ממש סודי, ולא אופתע אם יצפו לי כמה כדורים סרביים". בהזדמנות אחרת הוא העיר ש"שם יזרקו עלינו פצצות". עם זאת, גם הוא התנגד לכך ששוטרים יפרידו בינו לבין העם.
ביקור הארכידוכס.
חרף התחזיות הקודרות, החל הביקור בצורה מבטיחה. ביום ראשון 23 ביוני 1914 עלו פרנץ פרדיננד, סופיה ופמלייתם הקטנה על הרכבת המהירה מווינה לטריאסטה. ביום רביעי הם עלו על סיפון הדרדנוט "וירבוס אוניטיס" (Virbus Unitis - "בכוחות מאוחדים") והפליגו לאורך החוף הדלמטי. הם הגיעו לבוסניה למחרת בבוקר ונסעו מהחוף עד עיירת המרחצאות והנופש אילידזה (Ilidža) הסמוכה לסרייבו, שם היו אמורים להתארח. אף שעל פי התוכנית היה הזוג אמור להיכנס לסרייבו רק בשבת, העיר האקזוטית סקרנה אותם, ובערב הם הלכו לביקור מאולתר בחנויות למלאכות יד ושטיחים בשולי העיר. המון סקרנים התגודד באזור וצפה בהם. ככל הנראה היה בתוך ההמון גם אחד מהרוצחים, גברילו פרינציפ, שבא לבחון את מטרתו. ביום שישי השתתף הארכידוכס בתמרוני הצבא בהרים מדרום לסרייבו, בעוד אשתו ביקרה באתרי התיירות המקומיים.
בשבת בערב הסב הזוג לסעודה בחברת נכבדי העיר בבית המלון "אילידזה בוסניה" שבו התארחו. הדוכסית נפגשה עם ד"ר יוסיפ סונאריץ' (Josip sunaric), פוליטיקאי קרואטי אשר היה חבר בולט בפרלמנט הבוסני. הוא היה מאלו שהתנגדו לביקור וסברו שהוא מסכן את ביטחון הזוג. סופיה אמרה לו: "ד"ר סונאריץ' היקר, טעית אחרי הכול. דברים כאלה לא תמיד קורים כמו שאתה אומר שהם קורים. בכל מקום שהיינו, כולם, עד אחרון הסרבים, קיבלו אותנו בידידות גדולה, בנימוס רב ובחום אמיתי. אנחנו מרוצים מאוד מהביקור." סונאריץ' השיב: "הוד מעלתה, אני מתפלל שכשיהיה לי הכבוד לפגוש אותך שוב מחר בערב תוכלי לחזור על המילים האלה. אבן גדולה תגול מעל לבי". לאחר הארוחה, דרשו חלק מאנשי הפמליה לבטל את הביקור בסרייבו שתוכנן להתבצע למחרת, אולם בסופו של דבר הוחלט לקיימו כמתוכנן.
הרצח.
השיירה.
בערב שבת יצאו איליץ', פרינציפ וצ'ברינוביץ' לביקור אחרון בקברו של גיבורם, הלאומן בוגדן ז'רייץ'. שבת 28 ביוני היה יום נאה, והארכידוכס ואשתו עלו בבוקר על רכבת מיוחדת שהובילה אותם מאילידזה לסרייבו. בתחנת הרכבת המתין להם המושל אוסקר פוטיורק עם שש מכוניות. שלושה שוטרים מקומיים וקצין ביטחון מיוחד נכנסו למכונית הראשונה. למכונית השנייה נכנסו ראש העיר פהים קורצ'יץ' (Fehim Čurčić) ומפקד המשטרה אדמונד גרדה (Edmund Gerde). פרנץ פרדיננד וסופיה נכנסו למכונית השלישית, יחד עם פוטיורק ואוברסט לויטננט הרוזן פרנץ פון הראך (Franz von Harrach). שאר הפמליה נכנסה למכוניות האחרות. מכוניתו של הארכידוכס הייתה מכונית ספורט, מהבודדות שהיו באירופה באותה עת, מדגם גראף אונד שטיפט בעל 28 כוחות סוס. גג המכונית קופל כדי שההמונים יוכלו לראות את הארכידוכס.
לוח הזמנים של הביקור תוכנן היטב ופורסם לציבור. בתחילה סקר הזוג מחנה צבאי, ובשעה 10:00 בדיוק עזב את המקום. השיירה נסעה דרך "שדרה של רוצחים", כפי שהגדיר זאת הארכיבישוף הקתולי של העיר. ואכן, איליץ' ערך את ששת אנשיו לאורך המסלול המתוכנן במרחק של כ-200 מטרים אחד מהשני. כל אחד מהם היה אמור לירות בפרנץ פרדיננד ברגע שיוכל. פרנץ פרדיננד עצמו הורה לנסוע לאט כדי שיוכל להתבונן בעיר. המונים התקבצו ברחובות כדי לצפות בשיירה, והבתים כוסו (בפקודת השלטונות) בדגלים בצבעי צהוב-שחור של בית הבסבורג ובתמונות של פרנץ פרדיננד.
הפצצה.
ראשון המתנקשים שראה את השיירה היה מחמדבשיץ', אשר איליץ' העמיד אותו ליד בנק וחימש אותו ברימון יד. עם זאת, ברגע האמת איבד מחמדבשיץ' את אומץ לבו והניח לשיירה לעבור על פניו. מאוחר יותר הוא טען ששוטר עמד בקרבתו והיה לוקח ממנו את הרימון שלו אם היה פועל, וכדי לא לסכן את המשימה כולה העדיף שלא לפעול. בצמוד למחמדבשיץ' העמיד איליץ' את צ'וברילוביץ' בן ה-17 (צעיר הקושרים) וחימש אותו באקדח וברימון. גם הוא לא פעל. בעברו השני של הרחוב, ליד הנהר מיליאצקה, העמיד איליץ' את צ'ברינוביץ' וחימש אותו ברימון.
צ'ברינוביץ' היה החלטי יותר מחבריו. בשעה 10:10 עברה השיירה על פניו, והוא מיהר להשליך את הרימון לכיוון מכוניתו של פרנץ פרדיננד. נהג המכונית, לאופולד לויקה (Leopold Lojka), הבחין בחפץ המושלך לכיוונו ובלם מייד. על פי חלק מהגרסאות, הרימון ניתר ממכסה המכונית המקופל, בעוד שעל פי גרסאות אחרות הוא נחת בתוך המכונית לצדה של סופיה אולם הושלך החוצה בידי פרנץ פרדיננד. כך או כך, הוא התגלגל אל מתחת למכונית הבאה בשיירה. הוא הוציא משימוש את המכונית, ופצע קל שניים מהנוסעים ובין 16 ל-20 צופים תמימים. מיד אחר כך בלע צ'ברינוביץ' גלולת ציאניד וקפץ אל תוך הנהר מיליאצקה. פרנץ פרדיננד שלח את הראך לבדוק מה קרה, וזה חזר במהירות ובישר שמדובר בניסיון התנקשות. הארכידוכס המזועזע הכריז "זה היה מטורף רבותי, בואו נמשיך בתוכנית". הוא הורה ללויקה להמשיך במהירות גדולה ככל האפשר לבניין העירייה. בשל המהירות הגדולה שבה נסעו, הם חלפו על פניהם של פופוביץ' גרבז' ופרינציפ, אשר לא יכלו לעשות דבר. זמן קצר אחר כך משתה המשטרה ממימי הנהר את צ'ברינוביץ', שנותר בחיים: גלולת הציאניד שבלע הייתה כנראה ישנה, או במינון נמוך מדי כדי להמיתו, והוא כשל בניסיונו להתאבד; עומקו של הנהר במקום שבו נמצא היה רק כ-10 ס"מ, ולכן אף לא טבע. הוא הכריז בגאווה "אני גיבור סרבי!" לפני שהוכה קשות בידי ההמון ונלקח למעצר.
קבלת הפנים.