Первый взрыв, походивший больше, по словам очевидцев, на громкий хлопок, произошел в 14:57 под автомашиной начальника отдела по противодействию коррупции Управления Федеральной службы судебных приставов по Дагестану, припаркованной у здания ведомства. Камеры наружного видеонаблюдения, установленные перед зданием, засняли момент подготовки преступления. Так, по словам источника, ознакомившегося с видеозаписью, на ней видно, как человек (скорее всего, женщина) оставляет какой-то предмет между двумя машина, после чего совершает звонок со своего телефона и уходит. 
«Мой рабочий кабинет, — рассказывает один из судебных приставов, — находится на третьем этаже, и взрыв произошел практически под моими окнами. В кабинетах все зашаталось, но оконные рамы и стекла остались целы. Сразу после взрыва практически все работники, находившиеся в здании, вышли на улицу».
По некоторым данным, заложенное под автомобиль самодельное взрывное устройство было мощным (около 1,5 кг в тротиловом эквиваленте), но по счастливой случайности оно сработало лишь на десятую часть от своей мощности. Прибывшие оперативники оцепили место совершения преступления и перекрыли движение автотранспорта по улице Мирзабекова (Орджоникидзе). Внимание полицейских привлекла припаркованная на обочине дороги, у электрического столба, тонированная автомашина «ВАЗ» восьмой модели. Они, вызвав кинологов, стали разгонять толпу собравшихся зевак, а работников УФССП попросили вернуться на свои рабочие места. Многие так и сделали, некоторые остались наблюдать за работой следственной группы на балконе.
Примерно в 15:25, когда на месте собралось наибольшее количество сотрудников правоохранительных органов, прогремел второй, более мощный взрыв. Как оказалось, первый взрыв служил своего рода ловушкой, чтобы собрать большое количество полицейских. Однако у многих жителей республики подобные взрывы вызывают интерес, сопряженный с неоправданным риском, и вместо того чтобы быстрее покинуть место преступления, они готовы даже вступить в конфликт с правоохранителями, лишь бы остаться на месте происшествия.
Как и предполагали полицейские, та самая «восьмерка» была заминирована. После взрыва от нее практически ничего не осталось — отдельные детали машины были разбросаны в радиусе ста метров. По сохранившимся регистрационным номерам владелец «восьмерки» установлен, однако, по словам нашего источника в следственных органах, машина была перепродана два раза. И кто ездил на ней последний, пока не выяснено. Мощность заряда, по оценкам экспертов, составляла примерно 40—50 кг в тротиловом эквиваленте, и бомба была усилена поражающими элементами — строительными дюбелями и нарезанной арматурой.
«Вторым взрывом выбило не только оконные стекла, но даже двери некоторых кабинетов слетели с петель. Многих сотрудников ранило осколками от стекол. Здание тряхануло так, что все, кто находился в столовой, где был и я в тот момент, не смогли устоять на ногах», — отмечает работник УФССП.
«Я и несколько сотрудников, — рассказывает полицейский, — прибыли буквально за две минуты до второго взрыва. Взрывной волной меня подбросило, но боли я не почувствовал. Лишь когда попытался подняться на ноги, увидел, что моя нога неестественно вывернута. Повезло, что подоспевшие медики успели вовремя остановить кровотечение».
Всего в результате взрыва пострадало 52 человека. Из них трое — судебный пристав Ватерхан Болатов, прикомандированный сотрудник уголовного розыска калужской полиции Александр Нагибин и сержант махачкалинской полиции Зайнула Алиханов — скончались на месте. Позже на операционном столе погиб и другой сотрудник УФССП — Рустам Гасаналиев. Госпитализирован был 41 человек, среди них и трехлетняя девочка, которая вместе с мамой шла по улице и была ранена осколком в голову. По словам врачей, шесть человек находятся в тяжелом состоянии, 34 — в состоянии средней тяжести, один — в удовлетворительном состоянии. Среди раненых 30 человек — это сотрудники внутренних дел, 16 — службы судебных приставов, остальные — гражданские.
По словам начальника медико-санитарной части МВД Дагестана Магомеда Магомедова, сразу после взрыва в его учреждение было госпитализировано 14 пострадавших. Двое из них испытывали травматический шок и всю ночь провели в реанимационном отделении, у остальных же — диагноз «минно-взрывная травма»: сотрясение головного мозга, непроникающие осколочные ранения. «Одному пациенту пришлось наложить аппарат Илизарова, так как у него были многооскольчатые переломы обеих костей голени и повреждена бедренная артерия», — сообщил корреспонденту «НД» Магомедов.
По факту взрывов следственными органами возбуждено уголовное дело по статье 205 (террористический акт) УК РФ.
21 мая врио президента Дагестана Рамазан Абдулатипов созвал внеочередное Координационное совещание по обеспечению правопорядка в республике. На совещании министр внутренних дел республики Абдурашид Магомедов сообщил, что, по оперативным данным, в совершении теракта принимали участие двое — мужчина и женщина. А первый заместитель начальника УФСБ Дагестана Анатолий Гулевский в качестве основных целей преступников назвал запугивание населения и покушение на жизнь сотрудников правоохранительных органов.
Узнав о теракте, вечером того же дня, 20 мая, в Махачкалу прибыл главный судебный пристав России Артур Парфенчиков, который посетил пострадавших в результате взрыва и родственников погибших, проживающих в Бабаюртовском и Каякентском районах. Главный пристав пообещал оказать материальную помощь всем пострадавшим и членам семей погибших сотрудников. Единовременную помощь окажет и правительство Дагестана. Согласно распоряжению председателя республиканского правительства Мухтара Меджидова семьям погибших в теракте выплатят по 500 тысяч рублей; получившим ранения тяжелой степени — по 250 тысяч рублей; получившим ранения средней и легкой степени тяжести — по 100 и 50 тысяч соответственно.