Dva metka pogodila su ga u rame i pluća, ali je preživeo - iako mu se zdravlje nikada nije potpuno oporavilo.
Atentat je izvršila Fanja Kaplan, revolucionarka koja je boljševike smatrala izdajnicima. Rođena kao Feiga Haimovna Roitblat, godinama je robijala u Sibiru, a nakon Februarske revolucije 1917. pridružila se Socijalističko-revolucionarnoj stranci. U leto 1918. odlučila je da ubije Lenjina, jer je verovala da je ugušio slobodu i uveo diktaturu.
Kaplan je odmah uhapšena. Tokom ispitivanja nije otkrila pomagače ni poreklo oružja. Četiri dana kasnije, bez suđenja, četa ju je streljala pored Kremlja, a telo spalila da ne ostane trag.
Napad na Lenjina i istovremeno ubistvo šefa petrogradske Čeke Moiseja Uritskog poslužili su vlastima kao povod za uvođenje "Crvenog terora" - talasa masovnih hapšenja i pogubljenja "klasnih neprijatelja". Time je nasilje postalo zvanična politika boljševika.