В октябре 1879 года Желябов с группой рабочих – Окладским, Пресняковым, Тихоновым и Тетеркой при технических консультациях Кибальчича и Исаева начал готовить взрыв на пути следования царского поезда. Под именем купца Черемисова с «женой» Анной Якимовой Желябов обратился в городскую управу с просьбой продать или дать ему в аренду землю под Александровом у железной дороги для постройки кожевенного завода. Пока управа рассматривала прошение Желябова, он поселился на месте строительства завода у железной дороги. Ночами он с другими народовольцами сверлил буравом полотно железной дороги, утром замаскировал отверстия, чтобы не заметили путевые обходчики. С колоссальным напряжением сил динамит был заложен под рельсы, от насыпи далеко протянуты прикопанные провода. 15 ноября из Крыма приехал народоволец из группы, наблюдавший за императором в Ливадии и сообщил, что царь выезжает из Севастополя вечером 17 ноября и его вагон – четвертый в составе после паровоза. В ночь на 18 ноября Желябов с товарищами проверил мину, провода и под сильным дождем под рогожей несколько часов ждал царский поезд. Эшелон показался, Иван Окладский дал сигнал и Желябов сомкнул цепь, соединявшую мину с гальванической батареей, стоявшей в куле на телеге недалеко от Желябова. Взрыва не произошло и поезд промчался на Москву. Позднее в Петербурге Михайлов назначил комиссию, которая выяснила причины Александровской неудачи. Желябову предложили повторить все свои действия при взрыве. Желябов неправильно соединил электроды и искры, замыкавшей цепь, не возникло. Впоследствии Желябов больше не занимался делами, связанными с техникой.
Третий взрыв готовила группа Перовской во второй столице, в семи километрах от Московского вокзала. Софья Перовская родилась в 1853 году в Петербурге в семье потомков украинского гетмана Кирилла Разумовского. Ее отец, вице-губернатор Пскова и губернатор Петербурга, в 1866 году был отправлен в отставку после выстрела Каракозова. Занимавшаяся самообразованием Софья в 1870 разругалась с отцом, ушла из дома, вступила в кружок чайковцев, получила звание народной учительницы и акушерки. В январе 1877 года она была арестована, через полгода выпущена на поруки, служила фельдшерцей в больнице, в январе 1878 года была оправдана по «Процессу 193-х». В Харькове она подготовила освобождение И. Мышкина во время его перевозки в другой город, но жандармы применили новый прием, начал перевозить политических заключенных в товарных, а не в пассажирских поездах. По распоряжению Александра II, приказавшего вновь арестовывать всех оправданных по «Процессу 193-х», летом 1878 года Перовскую вновь арестовали и без суда повезли в северный Олонец, но по пути она совершила дерзкий побег от сопровождавшего ее конвоя. Перовская перешла на нелегальное положение, вступила в «Землю и волю» и уехала работать в Харьков, готовить массовый побег из страшной тюрьмы Третьего отделения. После Воронежского съезда Земли и воли» Перовская решила, что иного пути борьбы с царем, кроме предложенного Александром Михайловым нет, и в октябре 1879 года стала агентом «Народной воли». Началась подготовка взрыва царского поезда под Москвой.
В октября 1879 года в семи километрах от вокзала Московско-Курской железной дороги второй столицы Российской империи в пятнадцати Петрах от железнодорожного полотна саратовские мещане Николай Степанович и Марина Семеновна Сухоруковы за тысячу рублей, годовой доход мелкого чиновника, купили небольшой дом с магазином. Через два месяца к этому дому на Рогожско-Симоновской заставе стали приезжать корреспонденты со всей России и Европы.
Саратовцев Сухоруковых представляли Лев Гартман и Софья Перовская, упросившая Исполнительный Комитет именно ее отправить на организацию взрыва царского езда под Москвой. Из домового погреба к железнодорожному полотну народовольцы Михайлов, Исаев, Ширяев, Баранников, Гартман, Морозов, Арончик, Гольденберг начали рыть двадцатиметровый туннель. Сумасшедшая работа на полутораметровой глубине проводилась только с помощью военного компаса и лопат. Бурав удалось купить только тогда, когда революционеры дорыли до железнодорожного полотна. Александр Михайлов позднее успел написать для архива «Народной воли»: «Работа производилась со свечой. Влезавший внутрь рыл на одну пару досок, отправлял землю наружу на железном листе, который вытаскивали толстой веревкой находящиеся в подполе, потом возвращали обратно вглубь галереи порожний лист с помощью тонкой веревки, конец которой копавший имел постоянно у себя. Когда было нужно, он получал на том же листе пару досок и подставки и, обровняв стороны, пригнав и вставив доски, вылезал обратно, а его заменял другой. Двигаться по галерее можно было, только лежа на животе или приподнявшись немного на четвереньки. Приходилось находиться за своей очередной работой внутри галереи от полутора до трех часов. В день при работе от семи часов утра до девяти часов вечера успевали прорыть от двух до трех метров. Работа внутри была утомительна и тяжела по неудобному положению тела, недостатку воздуха и сырости почвы, причем приходилось, для большей свободы движений находиться там только в двух рубахах, в то время как работы начались только 1 октября и холодная осенняя сырость давала себя чувствовать. Но еще более утомительную работу представляло вытаскивание земли изнутри в подпол. Тут приходилось двум-трем человекам напрягать все силы сразу, чтобы подвинуть лист, нагруженный почти мокрым песком, на полметра. Положение работающего там походило на заживо зарытого, употребляющего последние усилия в борьбе со смертью». Из-за угрозы обвала или затопления водой некоторые народовольцы брали с собой в туннель яд. Если шел дождь, из туннеля за день вытаскивали до четырехсот ведер воды. С середины октября туннель уже был постоянно залит водой почти до половины, копать приходилось в ледяной воде и грязи, чрезвычайно сложным оказались подвоз досок и увоз выкопанной земли из дома с мезонином. Все соседи обратили внимание, что количество продуктов намного превышало потребности двух человек. Дом революционеров посетил околоточный надзиратель, но ничего подозрительного не нашел, был накормлен и напоен. У народовольцев закончились деньги и дом заложили за шестьсот рублей, ухитрившись не выдать себя при обязательном при закладе осмотре дома. По российским законам за покушение на императора все участники, включая тех, кто знал об этом, но не донес, подвергались смертной казни. Обычно, все непрошенных гостей встречала Софья Перовская в образе мещанки Марины Семеновны Сухоруковой, без замешательства и дрожи в голосе. Ни разу она не пустила никого из любопытных дальше кухни, успев предупредить землекопцев в подполе и туннеле о полной тишине, дергая за веревку с колокольчиком в подполе. Недалеко от дома с мезонином Михайлов снял еще одну комнату, чтобы Софья могла туда уйти после взрыва, но в горнице дома с мезонином под платком стояла большая бутыль с нитроглицерином, в который Сухорукова-Перовская должна была выстрелить при возможном аресте из револьвера, который она постоянно носила при себе. Однажды рядом с железной дорогой загорелся дом, и соседи попросили занести вещи с пожара к Софье-Марине. И на этот раз взрывать бутыль с нитроглицерином не пришлось.
В начале ноября над туннелем образовалась промоина и огромная яма быстро заполнилась водой. Почти сутки все народовольцы-землекопы заваливали яму землей, и их опять никто не заметил. К десятому ноября туннель был закончен, и в большом ящике с фарфором к Сухоруковым привез динамит Николай Кибальчич, производивший его в домашних условиях в обычной петербургской квартире в Троицком переулке. Мина была установлена, и все народовольцы, кроме Перовской и Ширяева покинули дом с мезонином и уехали из Москвы. Вечером 18 ноября стало известно о неудаче Желябова в Запорожье. В ночь 19 ноября к Москве шли оба царские поезда. Софья пропустила первый и подала сигнал Ширяеву при подходе второго состава. Мина взорвалась точно под четвертым вагоном. Царский поезд встал на дыбы. Императора спасло то, что в Туле его поезд обогнал свитский эшелон и прошел на Москву первым, а не вторым, нарушив порядок следования из Севастополя. Гольденберг с динамитом уже был арестован в Елисаветграде и охрана Александра II, возможно, приняла решение поменять поезда местами. Народовольцы взорвали царский буфет и обошлись без человеческих жертв. Позднее А. Михайлов говорил на суде: «Наступил критический день 19 ноября. Время прибытия двух царских поездов в Москву было назначено между десятью и одиннадцатью часами вечера. Не было тайной для многих москвичей, что царь прибудет в десять часов. Это подтверждали и другие, более веские данные, заставлявшие обратить взоры на первый поезд. Но царский поезд промчался в начале десятого и был принят за пробный, иногда следующий впереди царского. Второй поезд, шедший в десять часов с небольшим, совпал со временем, назначенным для царского, и пострадал. Способствовало, как побочное обстоятельство, этой ошибке еще то, что удивительно быстро мчавшийся царский поезд, как говорят очевидцы, был окутан выпускаемыми локомотивом парами и казался состоящим из двух-трех вагонов».
