10月26日9时，伊藤博文刚刚走下抵达哈尔滨火车站的列车，安重根就从人群中突然连发六枪，三发命中伊藤，其余打中了随行人员。安重根准备充分，他使用的磨去被甲尖端、磨出十字凹槽、暴露软铅芯的"达姆弹"。这一自制大威力子弹，进入人体后迅速膨胀变形，形成了巨大的创伤。
伊藤博文这一关键性的日本政治人物，当天伤重不治。
安重根并没有成功逃脱，他当场就被在场的俄国宪兵逮捕。此时他用俄语叫喊："韩国万岁！"（Корея! Ура!）。后来俄国方面将其交给日方处理。
伊藤博文
在被日本人关押期间，安重根写下了大量作品，包括在旅顺监狱撰写的《安应七历史》、《狱中记》和《东洋和平论》等。安重根阐述道："我是为了具有四千年历史的祖国和两千万同胞，而一举处决蹂躏朝鲜主权、扰乱东洋和平的奸贼。正因如此，我的目的是正大光明的。我是作为一个国家的人民，尽了自己应尽的义务。"
据称日本警方对安重根并没有非常严苛，还给了他不少创作机会。特别是他的书法作品，被一些日本警察索要保存，因此安重根的许多墨宝得以流传。
随后他遭到逮捕，于1910年3月26日被日本军方在旅顺监狱内处决。日本方面拒绝接受安重根的外国律师的辩护，他的日本辩护律师是水野吉太郎和镰田正治两人。
