1926년 12월 28일 인천을 경유 서울로 들어온 나석주 의사는 먼저 남대문통에 있는 식산은행에 폭탄 1개를 투척하였으나 불발되자, 그길로 즉시 동양척식을 습격하였다. 먼저 수위실을 기습하여 일본인 다카기(高木吉江)를 사살하고 이층으로 뛰어올라 가던 중 뒤따라 올라오던 동양척식 사원 다케(武智光)를 쏘아 쓰러뜨렸다. 그리고 토지 개량부로 들어가 기술과 차장 오모리(大森四太郎)와 과장 아야다(綾田豊)를 쏘아 쓰러뜨리고 폭탄 1개를 투척하였다. 문밖으로 나온 뒤, 그는 또 조선철도주식회사 수위실을 공격하여 마쓰모토(松本策一) 외 1명을 권총으로 사살한 뒤, 을지로 2가 방면으로 달렸다.
이때 경기도 경찰부 경부 다하타(田畑唯次)가 맞은편에서 달려오는 것을 보고 쏘아 사살하였다. 그리고 나석주는 전찻길을 따라 계속 달렸으나, 수십 명의 일본 경찰의 추격을 계속 받고 더 이상 추격을 피할 수 없다고 판단하고, 자신의 가슴에 권총 3발을 쏴 장렬하게 순국하였다.