Bago ang Operasyong Valkyrie noong 1944, ang mga opisyal ay gumugol ng dalawang taon sa pagplano ng huling pagtatangkang pagpatay kay Adolf Hitler. Naniniwala ang ilang miyembro ng pamahalaang Aleman na sinisira ni Hitler ang Alemanya at napagtanto na ang tanging pag-asa nilang hindi mapawi ng Allied Powers ay alisin siya sa kapangyarihan. Pagsapit ng 1944 nagkaroon na ng ilang maling pagtatangka sa buhay ni Hitler. Ang pagtatangka na ito ay mangangailangan ng isang buong bagong plano, dahil habang nangyayari ang digmaan ay halos hindi binisita ni Hitler ang Alemanya, at ang kanyang pangkat ng seguridad ay nasa mataas na alerto dahil sa iba pang mga bigong pagsisikap.

Kabilang sa mga pangunahing nagsasabwatan ng balangkas si 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 at Erwin von Witzleben; lahat sila ay miyembro ng militar o burukratikong gobyerno. Ang kanilang plano ay umikot sa isang binagong bersyon ng Operation Valkyrie (Unternehmen Walküre) upang makuha ang kontrol sa bansa at magawang makipagpayapaan sa mga Allies bago nila salakayin ang Germany. Ang operasyong ito, na inaprubahan mismo ni Hitler, ay gagamitin kung nagkaroon ng pagkasira sa batas at kaayusan o komunikasyon sa pagitan ng iba't ibang bahagi ng pamahalaan dahil sa isang pag-aalsa o pag-atake. Sa binagong bersyon, ang dahilan ng pagsisimula ay ang kamatayanni Hitler kasama ang ilan sa kanyang mga pangunahing tagapayo na may mga hinala na bumabagsak sa mas panatikong mga sangay ng pamahalaan, na pinilit ang Reserve Army, sa ilalim ng direksyon ni Heneral Friedrich Fromm, na kontrolin ang pamahalaan. Sakupin ng mga tropang ito ang mahahalagang gusali at istasyon ng komunikasyon sa Berlin upang makuha ng mga nagsasabwatan at muling ayusin ang pamahalaang Aleman. Ito ang dahilan kung bakit ang plano ay upang patayin hindi lamang si Hitler kundi pati na rin si Heinrich Himmler, dahil bilang pinuno ng SS siya ang malamang na kahalili ni Hitler. Si Himmler ay malamang na maging kasing sama kung hindi mas masahol kaysa kay Hitler mismo. Isa pang isyu ang lumitaw sa Fromm; siya lang ang tanging ibang tao maliban kay Hitler na maaaring magpatupad ng Operation Valkyrie, kaya kung hindi siya sumali sa mga nagsabwatan, ang plano ay mabilis na mawawasak kapag ito ay naisasagawa.

Noong Hulyo 20, 1944, pagkatapos ng ilang mga aborted na pagtatangka, si Von Stauffenberg ay lumipad sa bunker ni Hitler sa East Prussia, na tinatawag na Wolf's Lair, upang dumalo sa isang kumperensya ng militar. Pagdating niya, nagdahilan siya sa banyo, kung saan sinimulan niya ang timer sa bombang dala niya sa kanyang briefcase; ito ay magbibigay sa kanya ng sampung minuto upang lumikas sa gusali bago ito sumabog. Bumalik siya sa conference room, kung saan naroroon si Hitler kasama ng higit sa 20 iba pang mga opisyal. Inilagay ni Von Stauffenberg ang briefcase sa ilalim ng mesa, pagkatapos ay umalis upang kumuha ng nakaplanong teleponotawag. Pagkalipas ng ilang minuto, nakarinig siya ng pagsabog at nakakita ng usok na nagmumula sa conference room, dahilan para maniwala siyang matagumpay ang plano. Mabilis niyang iniwan ang Wolf’s Lair para lumipad pabalik sa Berlin para gampanan niya ang kanyang papel sa repormasyon ng gobyerno.

Gayunpaman, nagkamali si Von Stauffenberg. Sa apat na kaswalti, si Hitler ay hindi isa, at ang magkasalungat na mga ulat kung siya ay patay o buhay ay nagpatigil sa mga nasa Berlin sa pagsisimula ng Operation Valkyrie. Nagdulot ito ng ilang oras ng kalituhan at magkasalungat na ulat mula sa magkabilang panig hanggang si Hitler, na bahagyang nasugatan, ay gumaling nang sapat upang tumawag ng ilang mga opisyal mismo upang ipaalam sa kanila ang kanyang kaligtasan. Si Fromm, sa pag-asang masugpo ang anumang mga hinala sa kanyang sarili, ay agad na iniutos na patayin si Von Staffenberg at tatlong iba pa sa kanyang mga kasabwat. Sila ay pinatay sa pamamagitan ng firing squad sa madaling araw ng Hulyo 21. Humigit-kumulang 7,000 higit pang mga tao ang aarestuhin para sa mga aktibidad na may kaugnayan sa plot ng Hulyo 20, na may humigit-kumulang 4,980 na pinatay para sa kanilang mga krimen, kabilang si Fromm.

Maraming teorya kung bakit hindi napatay ng pagsabog si Hitler. Kasama sa dalawang pinakamahalagang salik ang binti ng conference table at ang conference room mismo. Inilagay ni Von Stauffenberg ang portpolyo na naglalaman ng bomba sa gilid ng table leg na pinakamalapit kay Hitler, ngunit ipinakita ng mga account na ito aylumipat mula sa orihinal nitong posisyon, na nagpapadala ng lakas ng pagsabog palayo kay Hitler. Ang pangalawang kadahilanan ay ang lokasyon ng pagpupulong. Kung ang kumperensya ay naganap sa isa sa mga nakapaloob na silid sa loob ng bunker, gaya ng sinasabi ng ilang mga pinagmumulan na ito ay dapat, kung gayon ang pagsabog ay maaaring mas napigilan at mas malamang na pumatay sa mga nilalayong target. Ngunit, habang naganap ito sa isa sa mga panlabas na gusali ng kumperensya, ang lakas ng pagsabog ay hindi gaanong puro.

Bagaman ang kabiguan ng pagtatangkang ito ay isang dagok sa lahat ng sumasalungat sa paghahari ni Hitler, ito ay sumasagisag sa paghina ng pamahalaang Aleman at pagsisimula ng tagumpay ng Allied.

Noong 2008, ang pelikula Ang Valkyrie na pinagbibidahan ni Tom Cruise, ay naglalarawan ng pagtatangkang pagpatay noong Hulyo 20 at ang nabigong pagpapatupad ng Operation Valkyrie.