Вечером 19 июля Штауфенберг опять был вызван в Растенбург для доклада Гитлеру о положении дел с новыми дивизиями ополчения, которые армия резерва поспешно формировала для переброски на разваливающийся Восточный фронт. Ему было поручено на следующий день, 20 июля, сделать доклад в ставке фюрера на первом дневном совещании - в 13 часов {По свидетельству генерала Адольфа Хойзингера, начальника оперативного управления сухопутных войск, вести, поступившие 19 июля с Украинского фронта, были настолько плохи, что он запросил ставку о наличных войсках армии резерва, проходящих подготовку в Польше, которые можно было бы перебросить на Восточный фронт Кейтель предложил вызвать на следующий день Штауфенберга для доклада по этому вопросу (Хойзингер А. Спорный приказ, с 350) - Прим. авт.}. Штауфенберг попросил фельдмаршала фон Вицлебена и генерала Гепнера, проживавших в пригороде Берлина, прибыть в город к назначенному времени. Генерал Бек сделал последние приготовления для руководства переворотом до того момента, когда Штауфенберг возвратится самолетом после выполнения своей задачи. Ответственные офицеры в гарнизонах внутри и вокруг Берлина были извещены о том, что 20 июля - день операции.
На Бендлерштрассе Штауфенберг продолжал работать до вечера над докладом Гитлеру и отправился домой в Ваннзе вскоре после 8 часов вечера. По дороге он остановился у Далемского католического собора, чтобы помолиться {Фицгиббон пишет "Считается, что перед тем он ходил на исповедь, но конечно не получил отпущения грехов" Автор рассказывает, что Штауфенберг поведал епискому Берлинскому, карциналу графу Прейсингу, о том, что намерен совершить. Епископ ответил, что он с уважением относится к мотивам, побуждающим к действию молодого человека, и не вправе удерживать его по религиозным соображениям - Прим. авт.}. Вечер он провел дома с братом Бертольдом и рано отправился спать. Все, кто видели его днем и вечером, вспоминают, что он был приветлив и спокоен, как будто не предстояло ничего особенного.
Теплым солнечным утром 20 июля 1944 года, в начале седьмого, полковник Штауфенберг в сопровождении своего адъютанта лейтенанта Вернера фон Хефтена отправился на машине мимо разбомбленных зданий Берлина на аэродром в Рангсдорфе. В своем раздувшемся портфеле он вез документы о новых дивизиях ополчения, о чем ему предстояло в 13 часов докладывать в ставке Гитлеру. Между бумагами лежала завернутая в рубашку бомба замедленного действия. Она была того же типа, что и та, которую Тресков и Шлабрендорф заложили в самолет фюрера годом раньше и которая не сработала. Как известно, она была английского производства. Срабатывала она после того, как разбивалась стеклянная ампула и находившаяся в ней кислота разъедала тонкую проволочку, освобождавшую боек, который ударял по капсюлю-детонатору. Толщина проволочки определяла время до взрыва. Этим утром он вложил в бомбу самую тоненькую проволочку. Она должна была раствориться за каких-нибудь 10 минут.
В аэропорту Штауфенберг встретил генерала Штиффа, который доставил ему накануне вечером бомбу. Там они разыскали ожидавших их личный самолет генерала Эдуарда Вагнера, первого генерал-квартирмейстра сухопутных войск и руководителя заговора, который позаботился о том, чтобы предоставить им самолет для этого важного полета. Самолет взлетел в 7 утра и в 10 с небольшим приземлился в Растенбурге. Хефтен проинструктировал летчика быть готовым к возвращению в любое время после полудня.
С аэродрома штабная машина доставила прибывших в ставку Вольфшанце, расположенную в мрачном, заросшем густым лесом районе Восточной Пруссии. Попасть туда было непросто, а выбраться еще труднее, что наверняка отметил про себя Штауфенберг. Она была построена в виде трех колец, каждое из которых прикрывалось минным полем, дотами и колючей проволокой под напряжением. Днем и ночью "логово" охраняли фанатично преданные фюреру войска СС. Чтобы проникнуть в тщательно охраняемый внутренний комплекс, где жил и работал Гитлер, даже высшие чины генералитета обязаны были представлять специальный разовый пропуск и пройти личный досмотр оберфюрера СС Раттенхубера, начальника управления безопасности у Гиммлера и командира подразделения охраны СС, или одного из его заместителей. Однако, поскольку Гитлер лично приказал докладывать Штауфенбергу, он и Хефтен, хотя их и остановили для проверки пропусков, сравнительно легко миновали три контрольно-пропускных пункта. После завтрака с капитаном фон Меллендорфом, адъютантом начальника гарнизона, Штауфенберг разыскал генерала Фрица Фельгибеля, начальника службы связи ставки.