民党执行委员会代表的身份同李大钊领导的中共北方区委决定组织各学校和群众团体在集会。组织者随即率领群众冲击国务院，作为守门的卫兵，冯玉祥的国民军没有开门。愤怒的群众遂有团围、翻墙抓人等举动，受到卫兵阻拦，因此双方发生了口角，相持了五、六小时，人群直到很晚方才散去。当夜，总指挥韩麟符向李大钊汇报群众情况，李“即表示同国民军的士兵不要搞得太僵，我们还是要争取国民军的”。 3月18日，数千北京学生和市民乃集合于前开“”，声言反抗“八国通谍”。上午10时，北京执行部、北京市党部，中共北方区委、北京市委，北京总工会，学生联合会等团体于80多所学校共约5000多人在举行“反对八国最后通牒的”（即“318”抗议大会），号称十万人抗议大会。广场北面临时搭建的主席台上悬挂着孙中山先生的遗像和他撰写的对联“革命尚未成功，同志仍须努力”。台前横幅上写着“北京各界坚决反对八国最后通牒示威大会”。

　　中共北方区委的领导李大钊、赵世炎陈乔年参加大会，大会主席、中俄大学校长徐谦发表慷慨激昂的讲话，大会决议：“通电全国一致反对八国通牒，驱逐八国公使，废除一切不平等条约，撤退外国军舰，电告国民军为反对帝国主义侵略而战。”要求把八国公使赶出中国，并撕毁《辛丑和约》。大会由徐谦、顾孟余、李大钊等公开或暗中主持。最后大会一共通过了八条决议。组织者又一次要求与会者去国务院示威。群众不愿意去，害怕被。李大钊登台高呼：“大家不要害怕，他们不敢把我们怎么样！”但与会者中仅有数百众跟随前往。作为参与者的李葆华（李大钊儿子）回忆说：“由于前一天曾发生过流血事件，我们特意做了准备。每人做的小旗时，都挑选了较粗的棍子当‘旗杆’，用以自卫。”

　　大会结束后，游行队伍由李大钊率领。一时群情激昂，呼啸冲向国务院。按预定路线，从出发，经东长安街东单牌楼、米市大街、东四牌楼，最后进入铁狮子胡同（今张自忠路）东口，在段祺瑞执政府（今中国人民大学清史研究所）门前广场请愿。示威群众公推代表去向卫士长交涉，要求开门放队伍进去，并请段祺瑞和国务总理贾德耀出来见面。在执政府内开会的总理贾德耀等人知难而退，从侧门离开。而事件发生时段祺瑞并不在执政府。这时执政府卫队长乃下令开枪。墙里头最先打响了三枪。枪声骤起，群众前逃后冲，秩序大乱。有记者披露，示威者有人执带铁钉的棍子并抢士兵的枪，《临时执政令》则认为游行者“闯袭国务院，拨灌大油，抛掷炸弹，手枪木棍，丛击军警。各军警因正当防卫，以致互有死伤。”被击毙学生和市民达47人。伤者150余人，包括两名便衣警察、一名卫兵。死者中为人们所熟知的有北京女子师范大学学生刘和珍，李大钊和陈乔年也负伤。北京的防卫是由冯玉祥手下五虎将之一的鹿钟麟的军队主要负责。

　　大会结束后，游行队伍由李大钊率领，按预定路线，从出发，经东长安街东单牌楼、米市大街东四牌楼，最后进入铁狮子胡同（今张自忠路）东口，在段祺瑞执政府（今中国人民大学清史研究所）门前广场请愿。示威群众公推代表去向卫士长交涉，要求开门放队伍进去，并请段祺瑞和国务总理贾德耀出来见面。段祺瑞的执政府内人员担心局势失控，命令预伏军警以武力驱散游行队伍，结果造成当场死亡47人，伤200多人的惨剧。死者中为人们所熟知的有北京女子师范大学学生刘和珍，李大钊和陈乔年也负伤。后来军警在清理现场时，竟然将死者财物尽行掠去，甚至连衣服也全部剥光。

　　有来源称段祺瑞在知道政府卫队打死徒手请愿的学生之后，随即赶到现场，面对死者长跪不起，并从此终生食素，以示忏悔。也有来源称三一八当天段祺瑞没有去现场，后来也没有出现在“悼念三一八惨案死难同胞大会”上，与称段祺瑞长跪悼念遇难学生的史料时间不符。段政府又称示威学生为“暴徒”。有回忆者称段祺瑞在三一八之后在家中也吃荤，在其他场合吃素只是与信佛有关。