1909年10月26日上午9時整，伊藤博文乘坐的專列進站，可可夫切夫上車迎接，約20分鐘后，伊藤博文在可可夫切夫的陪同下走下火車，開始檢閱歡迎隊伍。安重根走進站臺，站在俄國儀仗隊后面。

9時30分，伊藤博文走到俄國儀仗隊前，距安重根10步左右時，安重根穿過俄國軍人空隙，沖過儀仗隊，相距伊藤博文五步左右，拔出手槍對準伊藤博文連發三槍。三發子彈命中伊藤博文的胸部、腹部，伊藤博文撲倒在地。20分鐘后，伊藤博文命絕。

隨后，他又射傷日本駐哈總領事川上俊彥、滿鐵理事田中清次郎和秘書官森泰二郎三人。11月1日，安重根等9名涉案者被押送至旅順監獄，3日到達旅順。

在1910年2月7日到14日期間，共進行了六次庭審。法院當局背棄允約，拒絕俄國律師米哈伊洛夫、英國律師道格拉斯及“大韓帝國”律師安秉瓚等出庭辯護，只允許日本官方選定的日本律師“辯護”。

安重根在法庭上闡述了義舉的正當理由和目的，揭露了伊藤博文侵略朝鮮半島，破壞東亞和平的15條罪狀。安重根在公判庭上陳述：“我殺伊藤博文是韓國獨立戰爭的一部分，而我站在日本法庭，是因為戰爭中失敗當俘虜所致，我不是以個人資格干此事的，而是以韓國義兵參謀中將的身份，為祖國的獨立和東洋的和平而做的。所以，我應當根據萬國公法來處理。”

1910年3月26日上午10時，在旅順監獄處刑室，安重根被處以絞刑。