Богров, во фраке, прикрывая театральной программкой оттопыренный браунингом карман, вплотную подошел к нему и почти в упор произвел два выстрела – в правую руку и в живот. Столыпин медленно опустился в кресло, а террорист неторопливо пошел к выходу. Он мог бы и уйти, но в дверях его схватили, повалили и стали избивать. Столыпина увезли в больницу, где он через 2 дня умер.
Премьер-министр приезжал в Киев почти одновременно с царем на открытие памятника Александру II. В момент покушения Николай II был в ложе и все видел. Столыпин был еще жив, а царь еще не уехал из города, когда началось следствие. 

Оно произошло необыкновенно быстро: законченное дело поступило в суд, который так же стремительно осудил Богрова, приговорив его к повешению, и через две недели убийца был казнен. На суде Богров, называвший себя «коммунистом-анархистом», представил этот террористический акт как собственную инициативу. 

Однако накануне покушения просил своих товарищей-эсеров после его казни объявить, что убийство совершено им по воле партии и означает начало новой волны террора.
На суде выяснилось, что билет в театр дал ему жандармский полковник Кулябко – начальник Киевского охранного отделения. Выяснилось также, что Богров был агентом «Охранки» с 1907 года, когда ему не было еще и 20 лет. 

Поэтому сразу же возникли две версии – Богров убил Столыпина как революционер, вторая – Столыпин был убит по заданию «Охранки». То, что террориста необыкновенно быстро судили и столь же поспешно казнили, косвенно доказывало – это дело рук жандармов. Когда же по инициативе Думы было возбуждено новое расследование, в центре которого находилась деятельность жандармов в ходе следствия и суда над Богровым, Николай II приказал расследование прекратить. В то же время было известно, что шеф корпуса жандармов и товарищ министра внутренних дел П. Г. Курлов, которого Столыпин собирался снять с должности, – кутила и мот, весь в долгах, подозревавшийся во взяточничестве. 

Но он был очень дружен с дворцовым комендантом В. А. Дедюлиным – ярым врагом Столыпина. Именно на Курлова и была возложена охрана царя и всех участников киевских торжеств, во время которых Дедюлин всячески унижал Столыпина, то «забывая» выдать ему билет на царский пароход, то не находя ему места в экипажах свиты, так что премьер-министр вынужден был сопровождать царя в наемном экипаже в самом хвосте торжественных процессий.
Советский историк А. Я. Аврех приводил слова, сказанные Столыпиным незадолго до смерти: «Меня убьют, и убьют члены охраны!» В некрологе, написанном Сувориным вскоре после убийства Столыпина, говорилось следующее: «Просвещенный политик, экономист и юрист, крупный административный талант, он почти отказался от личной жизни и свою удивительную работоспособность, не знакомую с утомлением, вложил в дело государственного успокоения и строительства... Заболев весной 1909 года крупозным воспалением легких, он согласился покинуть Петербург только по настойчивым требованиям врачей... Он всегда являлся блестящим оратором, говорил вдохновенно, сжато и дельно, развивая мастерски и ярко руководящие положения законопроекта или давая ответ и разъяснения по различного рода запросам о действиях правительства. Государственные заслуги П. А. Столыпина были отмечены в короткое время целым рядом царских наград. Как человек, Столыпин отличался прямодушием, искренностью и самоотверженной преданностью. Он был чужд гордости и кичливости благодаря редким качествам своей исключительно уравновешенной натуры. Он всегда относился со вниманием и уважением к чужим мнениям, к своим подчиненным и их нуждам. Враг всяких неясностей, подозрений и гипотез, он чуждался интриганства и интриганов, и мелкого политиканства. По своим политическим взглядам П. А. Столыпин не зависел от каких-то партийных давлений и притязаний. Твердость, настойчивость, находчивость и высокий патриотизм были присущи его честной, открытой натуре. Столыпин особенно не терпел лжи, воровства, взяточничества и корысти, преследовал их нещадно».