קראסין עזר לסטלין לייצר רימונים מאולתרים לצורך שימוש בשוד. הכנופיה של קאמו הבריחה את הרימונים לטביליסי והחביאה אותם בתוך ספה. מספר שבועות לפני השוד, פוצץ קאמו בטעות את אחד מהרימונים של קראסין כשניסה לחבר את הפתיל. הפיצוץ פצע את קאמו בעיניו והשאיר צלקת קבועה בפניו. הוא היה מרותק למיטתו במשך חודש בעטיים של כאבים קשים, ולא היה כשיר לגמרי עד לזמן השוד.
יום השוד.
ביום השוד, ה-26 ביוני 1907, נפגשו 20 המארגנים, בכללם סטלין, ליד כיכר ירוואן (במרחק 2 דקות הליכה מהסמינר, הבנק וארמון הנציב העליון) כדי לגבש סופית את תוכניתם. בתום הפגישה התייצבו במקומות שהוכנו מראש כהכנה לתקיפה. השלטונות הרוסיים חשדו כי המהפכנים תכננו פעולה גדולה בטביליסי והגביר את נוכחות כוחות הביטחון בכיכר המרכזית. זמן קצר לפני השוד קיבלו השלטונות ידיעה מוקדמת והציבו שומרים נוספים ששמרו כל פינה בכיכר ירוואן. כדי להתגבר על האבטחה המוגברת, הציבו חברי הכנופיה תצפיתן על כל שוטר לפני השוד וצפו במיקומים בהם הוצבו ובתנועותיהם כשהם צופים עליהם מלמעלה.
חברי הכנופיה המתינו בפינות הרחוב חמושים באקדחים ורימונים ולבושים בבגדי איכרים. בניגוד לאחרים, היה קאמו מחופש לקצין פרשים והגיע לכיכר בסוג של כרכרה פתוחה רתומה לסוס. כהכנה לשוד הם השתלטו על מסבאת טִילִיפּוּצ'וּרִי, שחזיתה פנתה לכיכר. דוד סאגיראשווילי, שהיה עֵד לאירועים, סיפר מאוחר יותר כי התהלך בכיכר ירוואן כשחבר שלו בשם באצ'וּאה קופיראשווילי, שמאוחר יותר התברר כי נמנה עם השודדים, הזמין אותו למסבאה וביקש ממנו להישאר. סאגיראשווילי הבחין כי אדם חמוש מונע מיושבי המקום לצאת מהמסבאה. כשקיבלו סימן כי כרכרת הבנק מתקרבת לכיכר, עזב האיש החמוש את המסבאה באקדח שלוף.
סניף טיפליס של הבנק הממלכתי של האימפריה הרוסית ארגן את העברת המזומנים בין סניף הדואר לבנק על גבי כרכרה רתומה לסוסים. בתוך המרכבה היו שקי הכסף, שני שומרים חמושים ברובים, קופאי של הבנק וחשב הבנק. לכרכרה נלוו שומרים מאחור ושומרים רכובים על סוסים מלפנים, מצידי הכרכרה ומאחריה.
ההתקפה.
הכרכרה עשתה את דרכה בכיכר הסואנת בשעה 10:30 בבוקר לערך. קופיראשווילי נתן את הסימן והשודדים יידו את הרימונים על הכרכרה. הרימונים גרמו למותם של רבים מהסוסים והשומרים. קופיראשווילי ירה תחילה באיש ביטחון ששמר על הכרכרה ולאחר מכן לכיוון הכיכר. רימונים הושלכו מכל כיוון. העיתון הגאורגי "איסארי" תיאר את שהתרחש: "איש לא יכול היה לומר אם רעש הירי הנורא היה שאון תותחים או פיצוץ רימונים... הרעש גרם לפאניקה בכל מקום... כמעט בכל רחבי העיר, החלו התושבים לברוח. כרכרות ועגלות דהרו מהמקום". הפיצוצים היו חזקים כל כך שהם הפילו את הארובות הסמוכות ושברו את שמשות הזכוכית ברדיוס של מייל מהכיכר. אקטרינה סוואנידזה, אשתו של סטלין, עמדה על מרפסת ביתה בקרבת הכיכר יחד עם משפחתה ובנה. כששמעו את הדי ההתפוצצויות נמלטו לתוך הבית בבהלה.
אחד מהסוסים שנפצעו שהיה רתום לכרכרה ניסה לברוח ומשך עמו את המרכבה. קופריאשווילי, קאמו ודאתיקו צ'יביראשווילי (שודד נוסף מהכנופיה) רדפו אחריו. קופיראשווילי הטיל רימון לרגליו של הסוס ועצר אותו אולם נלכד בעצמו בהדף הפיצוץ ונחת המום על הקרקע. הוא חמק מהכיכר לפני שהתגבורת של המשטרה והצבא הגיעו. צ'יביראשווילי חטף את שקי הכסף כאשר קאמו חיפה עליו ביריות לידו. יחד עם שודד אחר זרק צ'יביראשווילי את שקי הכסף לכרכרה של קאמו.
הבריחה ולאחריה.
לאחר שווידא שהכסף ברשותו, פילס קאמו את דרכו אל מחוץ לכיכר. בדרכו הוא נפגש בכרכרה של המשטרה והעמיד פנים שהוא הקצין של הפרשים ששמרו על הכסף. הוא קרא לעבר כרכרת המשטרה: "הכסף מאובטח, רוצו מיד לכיכר." קצין המשטרה ציית ורק מאוחר יותר הבין כי השודדים הנמלטים שיטו בו. קאמו שם פעמיו למטה הראשי של הכנופיה והחליף את בגדיו. כל השודדים התפזרו תוך זמן קצר. איש מהם לא נתפס.
אחד השודדים, אליסו לומינאדזה, חזר לכיכר כשהוא לבוש במדים גנובים של מורה וצפה בתוצאות הפעולה. חמישים איש פצועים שכבו בכיכר יחד עם ההרוגים. סוסים פצועים והרוגים. שלטונות האימפריה הרוסית דיווחו על שלושה הרוגים בפעולה, אולם ממסמכי ארכיון של אוכרנה (קודמתה של הקג"ב) עולה כי המספר האמיתי היה כ-40 הרוגים.
הבנק הממלכתי לא היה בטוח בסכום הכסף שנשדד למעשה. על פי ההערכות הטובות ביותר שלהם נשדדו כ־341,000 רובל ששוויים המשוערך נכון לשנת 2008 הוא כ-3.4 מיליון דולר. כ-91,000 רובל היו בשטרות קטנים והיו בלתי ניתנים לאיתור והיתר היו בשטרות גדולים של 500 רובל כל אחד, שהיו קשים להמרה כיוון שמספר הסידורי שלהם היה ידוע למשטרה.
תפקידו של סטלין.
פעולותיו המדויקות של סטלין ביום השוד אינן ידועות וההשערות לגביהן נתונות במחלוקת. אחד המקורות, פ.א. פבלנקו, טוען כי סטלין עצמו היה אחד מהשודדים שתקפו את הכרכרה ונפגע מרסיס של רימון. קאמו טען מאוחר יותר שסטלין לא לקח שום חלק בפעולה ורק צפה בה מרחוק. מקור אחר המצוין בדו"ח המשטרתי דיווח כי סטלין "צפה בשפיכות הדמים האכזרית כשהוא מעשן סיגריה מחצר אחד הבתים. מקור אחר טען כי סטלין היה בתחנת הרכבת בזמן השוד ולא בכיכר. גיסתו של סטלין סיפרה כי סטלין שב לביתו בליל השוד וסיפר על הצלחתו.
תפקידו של סטלין בשוד נחקר מאוחר יותר על ידי בוריס ניקולייבסקי ולאון טרוצקי, שהיו חבריו למפלגה. האחרון, יריבו של סטלין, נרצח מאוחר יותר בהוראתו של סטלין. בספרו "סטלין - הערכה של האיש והשפעתו", ניתח טרוצקי רבים מהפרסומים המתארים את שוד הבנק של טיפליס ופעילויות מיליטנטיות אחרת של הבולשביקים באותם ימים. הוא הגיע למסקנה כי "אחרים עשו את הלחימה; סטלין פיקח עליהם ממרחק". על פי ניקולייבסקי, "תפקידו של סטלין בפעולות שביצעה כנופיית קאמו הועצם בדיעבד". מאוחר יותר גילה קון מסמכי ארכיון רשמיים שמצביעים באופן ברור כי "מסוף 1904 ותחילת 1905 לקח סטלין חלק בתכנון ה'החרמות'", והוסיף, "כעת ברור כי [סטלין] שלט בתכנון המקורי של הקבוצה" שמצידה הוציאה לפועל את השוד.
הד תקשורתי וחקירה.
השוד בטביליסי הובלט בכותרות החדשות ברחבי העולם: "גשם של פצצות: מהפכנים זרעו הרס בקרב קהל גדול של אנשים" כתב הדיילי מירור (Daily Mirror) הלונדוני; "שערוריית הפצצת טיפליס" הייתה הכותרת בעיתון הטיימס של לונדון; "קטסטרופה" כתב העיתון הצרפתי לה טמפס ו-"פצצות הרגו רבים; 170,000$ נשדדו" הייתה הכותרת בניו יורק טיימס.
השלטונות גייסו את הצבא לטובת החיפושים אחר המבצעים, סגרו דרכים, והקיפו את הכיכר בתקווה לאבטח את הכסף ולתפוס את הפושעים. בראש החקירה המשטרתית הועמדה יחידת בילוש מיוחדת. לצערם של החוקרים עדויות עדי הראייה שניתנו היו מבלבלות ומנוגדות, והשלטונות לא ידעו איזו מהכנופיות אחראית למעשה. בין החשודים היו סוציאליסטים פולנים, לאומנים ארמנים, אנרכיסטים, סוציאל-רבולוציונרים ואף הממשל הרוסי עצמו היה חשוד.
על פי בקרמן, מספר ימים לאחר השוד חקר סוכן האוכרנה מוחטרוב את סטלין בדירת סודית. הסוכן שמע שמועות כי סטלין צפה באופן פסיבי בנעשה בכיכר. מוחטרוב שאל את סטלין למה לא דיווח להם על כך, וסטלין ענה לו כי סיפק מידע מוקדם לשלטונות כדי למנוע את הגנבה. החקירה גלשה לוויכוח סוער ומוחטרוב הכה בפניו של סטלין ורוסן על ידי סוכני אוכרנה אחרים. לאחר מקרה זה, הושעה מוחטרוב מאוכרנה וסטלין נצטווה לעזוב את טביליסי ולעבור לבאקו ולהמתין שם להחלטה בעניין. סטלין עזב את טביליסי ביולי 1907 עם 20,000 רובל מהכסף הגנוב. אף על פי שבקרמן טוען כי מצא ראיות לאירוע, השאלה האם סטלין שיתף פעולה עם אוכרנה בדרך כלשהי בתחילת דרכו הוא ויכוח בין היסטוריונים כבר עשרות רבות של שנים וטרם בא על פתרונו.
העברת הכסף ומעצר קאמו.
כספי השוד נשמרו בתחילה בביתו של חברו של סטלין, מיכה ומארו בוצ'ורידזה. הכסף נתפר לתוך מזרנים שהיו נוחים לאחסון והעברה מבלי לעורר חשד. בשלב מסוים הועברו המזרנים לבית מסתור אחר ומאוחר יותר נטמנו בספת מנהל המצפה המטאורולוגי של טביליסי, ייתכן משום שסטלין עבד שם באותם ימים. חלק מהמקורות טוענים כי סטלין עצמו עזר בהעברת הכסף למצפה המטאורולוגי. מנהל המצפה טען כי מעולם לא ידע כי הכסף הגנוב נטמן תחת קורת הגג שלו.
חלק גדול מהכסף הגנוב הועבר בסופו של דבר על ידי קאמו, שלקח את הכסף ללנין בפינלנד (באותם ימים חלק מהאימפריה הרוסית). את יתרת הקיץ בילה קאמו בדאצ'ה של לנין. בסתיו נסע קאמו תחילה לפריז ולאחר מכן בלגיה שם רכש נשק ותחמושת. הוא המשיך ונסע לבולגריה ורכש 200 נפצים. כשסיים נסע לברלין והעביר מכתב מלנין לבולשביק בולט, הרופא יאקוב ז'יטומירסקי. במכתב הייתה בקשה של סטלין לטפל בעינו של קאמו, שעדיין לא החלים לגמרי מהפציעה טרום השוד. ללא ידיעתו של לנין עבד ז'יטומירסקי בחשאי כסוכן של הממשלה הרוסית ותוך זמן קצר הודיע על הגעתו של קאמו לאוכרנה. הוא נעצר בידי משטרת ברלין על פי בקשת אוכרנה, ובעת ביצוע המעצר מצאו ברשותו של קאמו דרכון אוסטרי ומזוודה עם נפצים, שהיו מיועדים לשוד גדול אחר.
פדיון השטרות המסומנים.
לאחר ששמע על מעצרו של קאמו חשש לנין כי הוא עלול להיעצר גם כן וברח מפינלנד עם אשתו. כדי למנוע את האפשרות למעקב אחריו, הוא צעד בלילה שלוש מייל (4.8 ק"מ) לאורך אגם קפוא ועלה על ספינה באי סמוך. במהלך צעדתו יחד עם שני המלווים שלו הוא כמעט טבע כאשר הקרח כמעט ונכנע למשקלם. מאוחר יותר הודה לנין שהרהר באותם רגעים כי "זו דרך מטופשת למות". לנין ואשתו נמלטו ושמו פעמיהם לשווייץ.