在这人心惶惶的关键时刻，政变指挥中心的主要成员越来越多地出现分歧。贝克大将和施陶芬贝格上将竭尽控制局势，而有些重要成员则开始寻求脱身之策。此时一些投向或准备投向政变集团的人士开始动摇，甚至变节。
反之，反政变的力量却活跃起来。因不愿参加政变而被拘留的克拉姆普尼茨装甲兵学校校长沃·格莱泽默上校，谎称他接受奥尔布里希特步兵上将的命令去指挥坦克，溜出了政变指挥中心大厦。尔后，他命令调入市内的坦克迅速撤出，使政变当局失去了这个重要支柱。20时许，弗罗姆大将以一个军官的荣誉保证他不设法逃跑或同外界联系，要求允许他回到楼下自己的房间休息。经赫普纳大将批准回到那间房子后，他通过后门放走了被关在同一房间的3名拒绝参加叛乱的将军，命令这几个部下组织力量攻打政变指挥中心。21时许，哈泽中将被捕，赖内克步兵上将接管了驻柏林所有部队的指挥权。在解救过墨索里尼的党卫队少校奥·斯科尔兹内的大力协助下，党卫队保安处驻外部主任瓦·谢伦贝格将军将其手下的党卫队集结起来，开赴本德勒大街镇压政变。22时30分，弗·赫伯中校等军官意识到政变将要失败，担心自己被送上绞架，便要求奥尔布里希特步兵上将说明政变目的，随即又离开他的办公室。20分钟后，弗·赫伯中校和博·冯·海德中校等8人又返回这里。他们手持武器，要求奥尔布里希特进一步澄清问题。当施陶芬贝格上将听见动静前来察看时，他们又试图将其抓获。当他冲出房门快步下楼时，他们就开枪并击中他的臂部。接着，他们在楼内一面胡乱射击一面搜捕政变分子，后将贝克、赫普纳、奥尔布里希特和施陶芬贝格等人关进弗罗姆大将的办公室。23时15分，刚被他们释放的弗罗姆大将宣布逮捕贝克等人，并为杀人灭口，向希特勒邀功，匆忙逼迫贝克大将自杀，在其受伤昏迷后，又让人补了一枪。随后，他以所谓军法审判庭判处奥尔布里希特步兵上将、施陶芬贝格上将、黑夫滕中尉和梅·冯·奎恩海姆上校死刑，并立即执行。施陶芬贝格上将在临刑前高呼：“神圣的德国万岁！”赫鲁纳大将则被投入摩阿比特军事监狱，后被处死。午夜后，斯科尔兹内率领一支武装党卫队来到本德勒大街，逮捕了政变指挥中心的其余人员，并收集了未毁的有关文件。此前赶回柏林的希姆莱，从设在宣传部里的临时总部打电话向希特勒报告，叛乱已被平定。