В той день у Кремлі мало відбутися урочисте зібрання з приводу річниці Жовтневого перевороту. За три години до цього, приблизно о 14:55, урядова машина, в якій перебував нарком зовнішньої торгівлі СРСР Анастас Мікоян, виїхала з Кремля. Не доїжджаючи до Лобного місця, автомобіль знизив швидкість і змістився вправо, так як руху заважав візник з возом сіна. Коли автомобіль Мікояна порівнявся з Лобним місцем, Дмитрієв здійснив три постріли з гвинтівки. Мікоян і інші пасажири машини не постраждали. З машини охорони, що їхала слідом за машиною Мікояна, вискочив співробітник НКВС. Він кинув у бік стрілка дві гранати. Дмитрієв відразу підняв руки і здався. Він був легко поранений у руку осколком граніту.