От станции «Автозаводская» электропоезд №117 согласно расписанию отправился по первому пути в сторону станции «Павелецкая» в 8.31. По данным администрации метрополитена, в общей сложности в вагонах поезда находилось более тысячи пассажиров. Взрыв прогремел в 8.32, когда управлявший локомотивом машинист первого класса 41-летний Владимир Горелов начал разгонять состав до расчетной скорости 60 км/час. По словам самого г-на Горелова, когда поезд проехал от «Автозаводской» 200 метров, состав тряхнуло, а лобовое стекло кабины машиниста рассыпалось, поранив ему лицо. По инструкции Владимир Горелов включил экстренное торможение, после чего поезд проехал по инерции около 200 метров. Одновременно пассажиры трех головных вагонов по экстренной связи сообщили машинисту о взрыве и пожаре. После остановки машинист доложил диспетчеру о нештатной ситуации и попросил обесточить контактный рельс. Через две минуты, получив подтверждение о снятии напряжения, Владимир Горелов открыл все двери состава и сообщил по громкой связи пассажирам, чтобы они самостоятельно выбирались из туннеля в сторону станций «Автозаводская» и «Павелецкая». Поначалу людям приходилось самим выпрыгивать из вагонов в тоннель, на месте организовать эвакуацию людей пытались только сам Владимир Горелов и подполковник столичного управления ГОЧС Сергей Ковунов, который ехал этим поездом на работу и находился в третьем вагоне. Эпицентр взрыва находился в передней по ходу части второго вагона. Сам вагон взрывной волной был практически полностью разрушен -- выгнут по форме тоннеля, а над местом взрыва разорвало крышу. Зона сплошного поражения составила примерно 5--6 метров в сторону «головы» состава, захватив частично часть первого вагона, и 8--9 метров в сторону, обратную направлению движения. Всего во втором вагоне, по оценкам спасателей и сотрудников метрополитена, в момент взрыва находилось около 250 человек. Часть погибших людей и их останки взрывной волной выбросило в тоннель, по свидетельствам очевидцев, тоннель был залит кровью почти на всем протяжении пути, который проехал поезд до остановки. Одновременно взрывной волной, "отразившейся" от свода тоннеля, был частично "раздавлен" третий по ходу поезда вагон. В нем большинство пострадавших получили ранения от осколков стекол и ударной волны.

Первая машина «Скорой помощи» прибыла к метро «Автозаводская» в 8.45, всего в течение нескольких часов для доставки раненых в больницы было задействовано 50 спецавтомобилей. Сразу же после снятия напряжения с линии в тоннель к взорванному поезду отправились сотрудники милиции со станций «Автозаводская» и «Павелецкая», одновременно началась эвакуация пассажиров с перронов станций. В 9.15 до станции были выведены первые пассажиры взорванного поезда; к этому моменту, по данным МЧС, в вестибюлях обеих ближайших к месту взрыва станций метро были развернуты пункты приема пострадавших.

Эвакуация не пострадавших пассажиров и легкораненых продолжалась до 11 часов утра. Последние раненые, находившиеся в наиболее тяжелом состоянии, требовавшем экстренной помощи на месте, были на носилках вынесены из тоннеля к 12.00. Всего за медицинской помощью непосредственно на станциях метро «Автозаводская» и «Павелецкая» обратилось около 250 человек. 70 из них были отправлены в больницы с осколочными ранениями, минно-взрывными травмами, термическими ожогами кожи и дыхательных путей и переломами. Всего к вечеру пятницу с учетом тех пострадавших, кто позже самостоятельно обратился к врачам, было госпитализировано 134 человека.

Осмотр места взрыва и эвакуация тел погибших продолжалась до 18.00. В 18.15 движение по Замоскворецкой линии метрополитена было полностью восстановлено. С момента взрыва прошло чуть менее десяти часов.