Политической целью убийства было отделение Южно-славянских территорий от Австро-Венгрии и последующее присоединение их к Великой Сербии или Югославии. Члены группы контактировали с сербской террористической организацией под названием «Чёрная рука». Убийство стало поводом для начала Первой мировой войны: Австро-Венгрия предъявила ультиматум Сербии, который был частично отклонён; тогда Австро-Венгрия объявила Сербии войну.
Во главе заговора стояли сербские военные офицеры: полковник Драгутин Димитриевич, его правая рука майор Воислав Танкосич и Раде Малобабич. Танкосич вооружал террористов бомбами и огнестрельным оружием, а также занимался их обучением. Террористы получили доступ к тайным укрытиям и путям, которыми пользовался Малобабич при переправке в Австро-Венгрию оружия и боевиков. Террористы и организаторы нападения, оставшиеся в живых, были арестованы и осуждены. Те из них, кто был арестован в Боснии, были осуждены в Сараево в октябре 1914 года. Остальные заговорщики были арестованы сербами и по ложным обвинениям расстреляны в пригороде Салоников в 1916—1917 годах.
Утром 28 июня 1914 года Франц Фердинанд вместе с сопровождением отправился на поезде из Илиджи в Сараево. На станции в Сараево его встретил губернатор Оскар Потиорек. Эрцгерцога ожидали шесть автомобилей. По ошибке трое местных офицеров полиции оказались в первой машине с главным офицером службы безопасности эрцгерцога, тогда как другие офицеры службы безопасности остались позади. Во втором автомобиле были мэр и глава полиции Сараева. Третьим в кортеже был открытый автомобиль со сложенным верхом компании «Gräf & Stift» модели 28/32 PS. В этом автомобиле оказались Франц Фердинанд с Софией, Потиорек, а также владелец автомобиля подполковник Франц фон Харрах. В соответствии с заявленной программой, первым мероприятием был осмотр казарм. В 10:00 эрцгерцог со свитой покинул казармы и отправился в ратушу через набережную Аппель.
Кортеж достиг первого террориста — Мехмедбашича. Данило Илич расположил его перед кафе «Мостар» и вооружил гранатой, но Мехмедбашич провалил атаку. Илич расположил Чубриловича рядом с ним и вооружил пистолетом и гранатой, но он также провалил атаку. Далее по маршруту эрцгерцога, на противоположной стороне улицы рядом с рекой Илич расположил Чабриновича и вооружил его гранатой.
В 10:10 автомобиль Франца Фердинанда поравнялся с Чабриновичем и он бросил гранату. Граната отскочила от откидного верха машины на дорогу. Граната взорвалась при приближении следующей машины, оставив в месте взрыва воронку диаметром в 1 фут и глубиной 6,5 дюймов, и ранив в общей сложности 20 человек.
Чабринович проглотил пилюлю с ядом и прыгнул в реку. Самоубийство не удалось: пилюля с ядом вызвала лишь рвоту, а река оказалась неглубокой из-за жаркого лета. Полицейские вытащили Чабриновича из реки, после этого толпа жестоко избила его и только потом его взяли под стражу.
Эрцгерцог приказал остановить автомобиль и распорядился, чтобы раненым оказали первую помощь. В это время толпы народа заслонили машину от других заговорщиков. Кортеж спешно двинулся к Ратуше. Попович, Принцип и Грабеж не смогли ничего сделать из-за того, что кортеж промчался мимо них на большой скорости. Покушение как будто провалилось.
Узнав, что первая попытка убийства провалилась, Принцип решил совершить нападение на обратном пути эрцгерцога и сменил своё местоположение. Он занял позицию перед соседним продовольственным магазином «Деликатесы Морица Шиллера» неподалёку от Латинского моста.
Когда автомобиль Франца Фердинанда поравнялся с Принципом, тот шагнул вперёд и произвёл два выстрела с расстояния около полутора метров из самозарядного пистолета бельгийского производства 9×17 мм «Fabrique Nationale» модели 1910. Террористам были выданы пистолеты с номерами 19074, 19075, 19120 и 19126; Принцип использовал #19074. Первая пуля ранила эрцгерцога в яремную вену, вторая попала Софии в живот. Принцип был тут же арестован. На суде Принцип заявил, что не собирался убивать Софию, а вторая пуля на самом деле предназначалась Потиореку.
Обе жертвы оставались сидеть прямо и скончались по пути в резиденцию губернатора, где им собирались оказать медицинскую помощь. Как сообщал граф Харрах, последними словами эрцгерцога были: «Софи, Софи! Не умирай! Живи для наших детей!»; далее следовали шесть или семь фраз типа «Это ничего» на вопрос Харраха Францу Фердинанду о ранении. После этого последовал предсмертный хрип. Сначала умерла София, затем через десять минут умер Франц Фердинанд.