El mandatario ingresaba al Palacio por la escalinata sur, luego de rezar en la vecina Catedral, cuando un grupo de conspiradores liberales apostados entre las columnas procedió a atacarlo a tiros y machetazos. El grupo estaba conformado por el colombiano Faustino Lemus Rayo, ex militar que había servido al Gobierno garciano y que lo atacó con salvaje saña con un machete, y los jóvenes intelectuales liberales Roberto Andrade, Manuel Cornejo, Abelardo Moncayo y Manuel Polanco, armados con pistolas.
El edecán Manuel Pallares, que lo acompañaba, no pudo protegerlo, y él mismo no tuvo tiempo de usar el revólver que siempre portaba. García Moreno cayó mal herido del atrio del Palacio hacía la Plaza, y falleció una hora después al pie de un altar de la vecina Catedral Metropolitana, cerca de las 13:30.
Una placa de piedra recuerda el lugar del crimen con la siguiente leyenda: "Dios no muere. Aquí cayó asesinado el presidente de la República, Dr. Gabriel García Moreno, el 6 de agosto de 1875". Llevaba en la mano un legajo de papeles y éstos quedaron ensangrentados tras el ataque. Los asesinos gritaban "libertad" y le acusaban de tirano. Mientras agonizaba se lo escucho clamar "Dios no muere".
Faustino Lemus Rayo intento escapar por la Plaza de la Independencia, pero cuatro soldados del cercano cuartel del Batallón Número 1, que se encontraba en los edificios que albergan al Centro Cultural Metropolitano de Quito en la actualidad, le dieron alcance y le hirieron con espadas. Lo arrestaron y lo conducían al cuartel cuando un cabo de raza negra, llamado Manuel López, le disparó con su fusil y lo mató.
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