پیشنهاد دولتمردان این بود که ابتدا اجازه داده شود نمایندگان مجلس شورای ملی لایحه عضویت ایران در سازمان منطقه شرقی را بررسی و تصویب کنند و سپس به این مهم بپردازند. اما اصرار شخص محمدرضاشاه بر این بود که لایحه کنسرسیوم نفت هرچه سریع‌تر کارش به سرانجام برسد. از این‌رو منصور روانه بهارستان شد تا اوامر شاهانه روی زمین نماند. ساعت هنوز ۱۰ نشده بود. حسنعلی منصور که برای خرید به شرکت تعاونی مصرف ارتش واقع در خیابان سی‌متری [کارگر جنوبی] رفته بود، به سوالات اقتصادی خبرنگاران هم جواب داد تا از آنجا راهی بهارستان شود. در بهارستان محمد بخارایی، رضا صفار هرندی و مرتضی نیک‌نژاد که هر سه مسلح بودند و از قصد نخست‌وزیری برای ورود به مجلس هم آگاه، آمده بودند تا نگذارند قرارداد ننگین دیگری بر مملکت ایران تحمیل شود.

بین آنها بخارایی انتخاب شده بود تا کار نخست‌وزیر را تمام کند و دو نفر دیگر هم به‌عنوان نفرات کمکی در اطراف حضور داشتند. محمد بخارایی ۱۹ ساله درحالی که پیراهن تریکو به تن داشت با دفترچه‌ای در دست منتظر ورود حسنعلی منصور بود تا به آن بهانه به نخست‌وزیر نزدیک شود و او را ترور کند. ساعت ده و یک دقیقه خودروی سیاه رنگ حامل نخست‌وزیر به میدان بهارستان رسید و راننده، آن را مقابل در مجلس شورای ملی متوقف کرد. منصور در را باز کرد و پای راستش را بیرون گذاشت. محمد بخارایی به نخست‌وزیر نزدیک شد و از او که در حال برخاستن از صندلی عقب بود خواست نگاهی به عریضه‌اش بیندازد. منصور عریضه را گرفت و نگاهش به آن بود که ناگهان بخارایی با اسلحه خود گلوله‌ای به سمت گلوی حسنعلی منصور شلیک کرد و نخست‌وزیر با پیشانی نقش بر زمین شد. گلوله دوم هفت تیر بخارایی به شکم منصور اصابت کرد. محمد بخارایی خواست گلوله سوم را شلیک کند که پلیس گارد زیر دستش زد و تیر به دیوار بهارستان خورد.

همزمان نیک‌نژاد پنج تیر هوایی شلیک کرد تا حواس ماموران را پرت کند و بخارایی از فرصت استفاده کرده، به سمت جنوب میدان و خیابان سیروس فرار کرد. استواری که صحنه را دیده بود به همراه نیروهایش در پی بخارایی دویدند و او را حوالی سرچشمه دستگیر کردند و به کلانتری ۹ واقع در میدان بهارستان بردند. در پارلمان نمایندگان از همه‌جا بی‌خبر سرگرم تصویب همان لایحه عضویت ایران در سازمان منطقه شرقی بودند. میرفندرسکی که نطقش تمام شد، نوبت به نطق معتمد وزیری رسید. داشت درباره فواید عضویت ایران در این سازمان صحبت می‌کرد که سبحانی کارمند مجلس وارد صحن شد و در گوش مهندس ریاضی، رئیس مجلس چیزی گفت. رنگ از رخسار ریاضی پرید و همان لحظه گفت: عجالتا به‌عنوان تنفس، جلسه را تعطیل می‌کنیم. بعد زنگ ختم جلسه را نواخت و از حالت چهره‌اش نمایندگان فهمیدند که حتما حادثه‌ای رخ داده است. همگی به همراه خبرنگاران حاضر در مجلس همراه ریاضی به سمت سرسرا و مقابل در بزرگ مجلس هجوم بردند و آنجا همه فهمیدند که حسنعلی منصور، نخست‌وزیر ترور شده است.

چهار ماه بعد در ۴ اردیبهشت ۱۳۴۴ دادگاه ارتش برای متهمان قرار نهایی را صادر کرد: «محمد بخارایی، رضا صفار هرندی، مرتضی نیک‌نژاد، محمدصادق امانی‌همدانی، محمدمهدی ابراهیم عراقی، هاشم امانی همدانی، عباس مدرسی‌فر، حبیب‌الله عسگراولادی (معروف به عسگری)، ابوالفضل حیدری، محمدتقی کلافچی، حمید ایپک‌چی، محمدباقر محی‌الدین‌انواری و احمدشاه بوداغلو (معروف به شهاب) به موجب رأی دادگاه تجدیدنظر ۴ نفر اول به اعدام و ۴ نفر به حبس ابد با اعمال شاقه محکوم شدند که حکم اعدام در سحرگاه ۲۶خرداد ۱۳۴۴ در میدان تیر حشمتیه تهران اجرا شد.»