Trước Chiến dịch Valkyrie vào năm 1944, các sĩ quan đã dành hai năm để lên kế hoạch cho âm mưu ám sát cuối cùng của Adolf Hitler. Một số thành viên của chính phủ Đức tin rằng Hitler đang hủy diệt nước Đức và nhận ra hy vọng duy nhất của họ để không bị Lực lượng Đồng minh xóa sổ là loại bỏ ông ta khỏi quyền lực. Đến năm 1944, đã có một số nỗ lực nhằm vào cuộc đời của Hitler nhưng đều thất bại. Nỗ lực này sẽ đòi hỏi một kế hoạch hoàn toàn mới, bởi vì khi chiến tranh đang diễn ra, Hitler hầu như không bao giờ đến Đức và đội an ninh của ông ta luôn trong tình trạng báo động cao vì những nỗ lực thất bại khác.

Những kẻ chủ mưu chính của âm mưu bao gồm 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 và Erwin von Witzleben; tất cả họ đều là thành viên của quân đội hoặc chính phủ quan liêu. Kế hoạch của họ xoay quanh một phiên bản sửa đổi của Chiến dịch Valkyrie (Unternehmen Walküre) nhằm giành quyền kiểm soát quốc gia và có thể làm hòa với Đồng minh trước khi họ xâm lược Đức. Chiến dịch này, do chính Hitler phê duyệt, sẽ được sử dụng nếu có sự cố về luật pháp và trật tự hoặc liên lạc giữa các bộ phận khác nhau của chính phủ do một cuộc nổi dậy hoặc tấn công. Trong phiên bản sửa đổi, yếu tố khởi xướng sẽ là cái chếtcủa Hitler cùng với một số cố vấn chủ chốt của ông ta với sự nghi ngờ rơi vào các nhánh chính phủ cuồng tín hơn, buộc Quân đội Dự bị, dưới sự chỉ đạo của Tướng Friedrich Fromm, nắm quyền kiểm soát chính phủ. Sau đó, những đội quân này sẽ chiếm giữ các tòa nhà và trạm liên lạc quan trọng ở Berlin để những kẻ chủ mưu giành được và tổ chức lại chính phủ Đức. Đây là lý do tại sao kế hoạch không chỉ ám sát Hitler mà cả Heinrich Himmler, vì với tư cách là người đứng đầu SS, ông ta có thể là người kế vị Hitler. Himmler có lẽ cũng tệ như vậy nếu không muốn nói là tệ hơn chính Hitler. Một vấn đề khác nảy sinh ở Fromm; ông ta là người duy nhất ngoài Hitler có thể thực hiện Chiến dịch Valkyrie, vì vậy nếu ông ta không tham gia cùng những kẻ chủ mưu, kế hoạch sẽ nhanh chóng đổ bể sau khi được triển khai.

Vào ngày 20 tháng 7 năm 1944, sau nhiều nỗ lực bị hủy bỏ, Von Stauffenberg bay đến boongke của Hitler ở Đông Phổ, được gọi là Hang Sói, để tham dự một hội nghị quân sự. Khi đến nơi, anh ta xin phép vào phòng tắm, nơi anh ta bắt đầu hẹn giờ cho quả bom mà anh ta mang theo trong cặp; điều này sẽ cho anh ta mười phút để sơ tán khỏi tòa nhà trước khi nó phát nổ. Ông trở lại phòng họp, nơi Hitler có mặt cùng hơn 20 sĩ quan khác. Von Stauffenberg đặt chiếc cặp dưới bàn, rồi rời đi để lấy một chiếc điện thoại đã địnhgọi. Sau vài phút trôi qua, anh ta nghe thấy một tiếng nổ và nhìn thấy khói bốc ra từ phòng họp, khiến anh ta tin rằng kế hoạch đã thành công. Anh ta nhanh chóng rời Hang Sói để bay về Berlin để có thể đóng vai trò của mình trong việc cải cách chính phủ.

Tuy nhiên, Von Stauffenberg đã nhầm. Trong số bốn người thương vong, Hitler không phải là một, và các báo cáo mâu thuẫn về việc liệu ông ta còn sống hay đã chết đã khiến những người ở Berlin đình trệ trong việc khởi xướng Chiến dịch Valkyrie. Điều này dẫn đến nhiều giờ bối rối và các báo cáo mâu thuẫn từ cả hai bên cho đến khi Hitler, chỉ bị thương nhẹ, đã hồi phục đủ để tự gọi một số sĩ quan đến thông báo cho họ về sự sống sót của mình. Fromm, với hy vọng dập tắt mọi nghi ngờ về bản thân, ngay lập tức ra lệnh xử tử Von Staffenberg và ba kẻ chủ mưu khác. Họ bị hành quyết bằng cách xử bắn vào sáng sớm ngày 21 tháng 7. Khoảng 7.000 người nữa sẽ bị bắt vì các hoạt động liên quan đến âm mưu ngày 20 tháng 7, với khoảng 4.980 người bị hành quyết vì tội ác của họ, bao gồm cả Fromm.

Có nhiều giả thuyết về lý do tại sao vụ nổ không giết được Hitler. Hai yếu tố quan trọng nhất liên quan đến chân bàn hội nghị và chính phòng hội nghị. Von Stauffenberg đã đặt chiếc cặp chứa quả bom ở một bên chân bàn gần Hitler nhất, nhưng các tài liệu cho thấy nó đã đượcdi chuyển khỏi vị trí ban đầu, khiến cường độ của vụ nổ xa khỏi Hitler. Yếu tố thứ hai là địa điểm gặp mặt. Nếu cuộc họp diễn ra tại một trong những căn phòng kín bên trong boong-ke, như một số nguồn tin cho rằng nó phải diễn ra, thì vụ nổ sẽ được kiềm chế nhiều hơn và có nhiều khả năng giết chết các mục tiêu đã định. Tuy nhiên, vì nó diễn ra ở một trong những tòa nhà hội nghị ngoài trời nên cường độ của vụ nổ ít tập trung hơn.

Mặc dù thất bại của nỗ lực này là một đòn giáng mạnh vào tất cả những ai chống lại triều đại của Hitler, nhưng nó tượng trưng cho sự suy yếu của chính phủ Đức và sự khởi đầu của chiến thắng của quân Đồng minh.

Năm 2008, bộ phim Valkyrie với sự tham gia của Tom Cruise, mô tả vụ ám sát ngày 20 tháng 7 và việc thực hiện Chiến dịch Valkyrie thất bại.