Operation Valkyrie
5日後の7月20日にシュタウフェンベルクはヒトラー暗殺を決行するが、暗殺成功の連絡が届かず生死の情報が錯綜したベルリンではオルブリヒトがヴァルキューレ作戦の発動を躊躇していた。これに対し、クイルンハイムは独断でヴァルキューレ作戦発動のテレタイプ発信を命令する。これを受けてパリでは予定通りに親衛隊幹部が拘束されたがヒトラー暗殺は失敗し、クヴィルンハイムはシュタウフェンベルク、オルブリヒト、ヘフテンと共に国内予備軍司令官フリードリヒ・フロムに逮捕され、7月21日の午前0時過ぎにベルリンの国内予備軍司令部の中庭で銃殺された。仮埋葬されていた遺体はヒムラーの命令により掘り返され、焼却され遺灰は撒かれた。両親と姉妹も逮捕されたうえ、義兄弟のディークマンは9月にゲシュタポにより射殺された。