Før Operation Valkyrie I 1944 brugte officerer to år på at planlægge det endelige mordforsøg på Adolf Hitler. Flere medlemmer af den tyske regering mente, at Hitler var ved at ødelægge Tyskland og indså, at deres eneste håb for ikke at blive udslettet af de allierede magter var at fjerne ham fra magten. I 1944 havde der allerede været flere forfejlede forsøg på at dræbe Hitler. Dette forsøg ville kræve en helt nyplan, for mens krigen stod på, besøgte Hitler næsten aldrig Tyskland, og hans sikkerhedsteam var i højeste alarmberedskab på grund af andre fejlslagne forsøg.

De vigtigste konspiratorer var Claus von Stauffenberg, Wilhelm Canaris, Carl Goerdeler, Julius Leber, Ulrich Hassell, Hans Oster, Peter von Wartenburg, Henning von Tresckow, Friedrich Olbricht, Werner von Haeften, Fabian Schlabrendorft, Ludwig Beck og Erwin von Witzleben; alle var de enten medlemmer af militæret eller af den bureaukratiske regering. Deres plan drejede sig om en revideretversion af Operation Valkyrie (Unternehmen Walküre) for at få kontrol over nationen og kunne slutte fred med de allierede, før de invaderede Tyskland. Denne operation, der var godkendt af Hitler selv, skulle bruges, hvis der var et sammenbrud i lov og orden eller kommunikation mellem forskellige dele af regeringen på grund af en opstand eller et angreb. I den modificerede version var den udløsende faktorville være Hitlers død sammen med nogle af hans vigtigste rådgivere, hvor mistanken faldt på de mere fanatiske grene af regeringen, hvilket tvang reservehæren under ledelse af general Friedrich Fromm til at tage kontrol over regeringen. Disse tropper ville derefter beslaglægge vigtige bygninger og kommunikationsstationer i Berlin, så konspiratorerne kunne få og reorganisere den tyskeDerfor var planen ikke kun at myrde Hitler, men også Heinrich Himmler, da han som leder af SS var Hitlers sandsynlige efterfølger. Himmler ville sandsynligvis være lige så slem, hvis ikke værre end Hitler selv. Et andet problem opstod i Fromm; han var den eneste anden person ud over Hitler, der kunne sætte Operation Valkyrie i værk, så hvis han ikke sluttede sig til de sammensvorne, var planenville hurtigt falde fra hinanden, når den blev sat i værk.

Den 20. juli 1944, efter flere mislykkede forsøg, fløj von Stauffenberg ud til Hitlers bunker i Østpreussen, kaldet Ulvehulen, for at deltage i en militærkonference. Da han ankom, undskyldte han sig med at gå på toilettet, hvor han startede timeren på den bombe, han havde haft i sin mappe; dette ville give ham ti minutter til at evakuere bygningen, før den detonerede. Han vendte tilbage tilkonferencerum, hvor Hitler var til stede sammen med mere end 20 andre officerer. Von Stauffenberg lagde mappen under bordet og gik derefter for at tage et planlagt telefonopkald. Da der var gået nogle minutter, hørte han en eksplosion og så røg komme fra konferencerummet, hvilket fik ham til at tro, at planen var lykkedes. Han forlod hurtigt Ulvehulen for at flyve tilbage til Berlin, så han kunne spille sin rollei reformationen af regeringen.

Von Stauffenberg tog dog fejl. Hitler var ikke en af de fire sårede, og de modstridende rapporter om, hvorvidt han var død eller levende, fik dem i Berlin til at vente med at indlede Operation Valkyrie. Det førte til flere timers forvirring og modstridende rapporter fra begge sider, indtil Hitler, der kun var lettere såret, var kommet sig nok til selv at ringe til flere officerer for at informere demI håb om at dæmpe enhver mistanke mod sig selv beordrede Fromm straks von Staffenberg og tre andre af hans sammensvorne henrettet. De blev henrettet ved skydning i de tidlige morgentimer den 21. juli. Omkring 7.000 flere mennesker blev arresteret for aktiviteter relateret til 20. juli-komplottet, og omkring 4.980 blev henrettet for deres forbrydelser, inklusive Fromm.

Der er mange teorier om, hvorfor eksplosionen ikke dræbte Hitler. De to mest betydningsfulde faktorer involverer benet på konferencebordet og selve konferencelokalet. Von Stauffenberg havde placeret mappen med bomben på den side af bordbenet, der var tættest på Hitler, men beretninger har vist, at den var blevet flyttet fra sin oprindelige position, hvilket sendte eksplosionens styrke væk fraDen anden faktor var mødestedet. Hvis konferencen havde fundet sted i et af de lukkede rum inde i bunkeren, som nogle kilder siger, den skulle have været, ville eksplosionen have været mere begrænset og mere tilbøjelig til at have dræbt de tilsigtede mål. Men da den fandt sted i en af de udendørs konferencebygninger, var eksplosionens styrke mindre koncentreret.

Selvom det mislykkede forsøg var et slag for alle, der var imod Hitlers styre, symboliserede det svækkelsen af den tyske regering og starten på de allieredes sejr.

I 2008 blev filmen Valkyrie med Tom Cruise i hovedrollen, skildrer attentatforsøget den 20. juli og den mislykkede udførelse af Operation Valkyrie.