Когда оперативники подошли к дому и постучали, Дидык не стала открывать им дверь. Из документов МГБ: «В ответ на отказ женщины открыть дверь оперативные работники выбили её, проникли в квартиру, где была одна женщина, которая назвала себя домработницей Кулик Стефанией и в подтверждение предъявила необходимые документы»…«Оперативные работники в домработнице сразу же узнали Дидык Галину, арестовали её, изъяли пистолет, объявили ей, что она — Дидык и предложили выдать живым Шухевича Романа, который прятался вместе с ней в одном доме. Захваченная возражала, что она Дидык, что Шухевича вообще не знает, и что, кроме неё, в доме никого нет. Одновременно с допросом Дидык был начат тщательный обыск дома…»

В изложении же Дидык начало операции выглядело так: «Раптом хтось дуже сильно стукає до дверей. Провідник (Шухевич) відразу заскочив до криївки, а я пішла відчиняти двері. Побачила, що там стоять озброєні люди, один — із наставленим до дверей дулом. Стало зрозуміло, що справа погана. У нас із Провідником було договорено: якщо якась неясна ситуація, я йду відчиняти двері, а він за цей час може мати можливість вискочити. Я подумала: якщо їх один-два, то поки вони увійдуть, поки будуть обшукувати хату, то Провідник зможе зникнути чи сховатись. Але мене відразу взяли за руки. Коли мене вели сходами вгору, я почала відразу голосно говорити: "Що ви тут хочете, чого шукаєте?" Я спеціально майже кричала, щоб дати знати Провідникові, хто сюди увірвався. Мене запхали в кімнату, посадили на табуретку і вимагали сказати, хто ще є у хаті. Спочатку було їх тільки двох. Але, чую, що сходами йде їх більше — справа погана!..» «А я кричу, що нікого не знаю, що нікого тут більше нема. Безсумнівно, Провідник зрозумів, що діється…»

Убедившись, что Дидык Шухевича не выдаст, сотрудники МГБ приступили к обыску. Последующие события в изложении Дидык выглядят так: «Я почула один вистріл. Вирвалась із рук, кинулася у другу кімнату з криком: "Ой, лягаймо!.. Зараз будуть стріляти!.." От тепер, лежачи, я почала розжовувати ампулу з отрутою, яку я взяла під язик ще тоді, коли йшла сходами відчиняти двері. Я відчула, що вже непритомнію… Я ще чула постріл, один, другий, третій… Постріли були десь на вулиці. Я зрозуміла, ще це вже кінець»…«Раптом я відчула, що трачу свідомість. Я мала відчуття, немов би якась гума стягнула мене, все пішло до горла. Я повністю втратила свідомість. Що потім зі мною було, я не знаю, бо пробудилася вже в тюрмі на Лонцького».

Шухевич спрятался в специально оборудованной «криївке» — отгороженном деревянной перегородкой небольшом помещении в коридоре второго этажа с раздвигающейся стенкой и выходом на лестницу, прикрытым ковром. Дальнейшие события разные авторы описывают по-разному.

В первом официальном сообщении, посланном в день проведения операции в Москву, сообщается:

«Совершенно секретно. Записка по "ВЧ". Министерство Государственной безопасности Союза ССР товарищу Абакумову B.C. Министру Государственной безопасности УССР генерал-лейтенанту товарищу Ковальчуку Н.К.

Докладываем, что в результате ряда агентурно-оперативных мероприятий и проведённой чекистско-войсковой операции 5 марта с.г. в 8.30 утра в селе Белогорща Брюховецкого района Львовской области при попытке захвата оказал вооружённое сопротивление и был убит известный организатор и главарь банд оуновского подполья в западных областях УССР Шухевич Роман, известный под кличками "Генерал Тарас Чупринка", "Тур", "Белый", "Старый", "Отец" и др., и захвачена живой его ближайшая помощница в подполье Дидык Галина, которая имела в подполье клички "Липа", "Гася" и др. Кроме того, 3 марта с.г. в 19 часов в г. Львове захвачена личная связная Р. Шухевича Гусяк Дарина, кличка "Дарка".

В ходе активного допроса 3 и 4 марта с.г. "Дарка" отказалась указать места укрытия Шухевича и уводила наше внимание в другую сторону. В связи с этим была разработана и проведена комбинация и в 22.00 4 марта с.г. стало известно село, где скрываются Шухевич и Дидык. В 8.00 5 марта с.г. село Белогорща было окружено, а дома переселенки Хробак Наталии и её сестры Анны были блокированы. В 8.30 у жительницы села Белогорща Хробак Анны Шухевич и Дидык были обнаружены. Наша группа, которая вошла в дом, приступила к операции, в ходе которой Шухевичу было предложено сдаться. В ответ на это Шухевич оказал вооружённое сопротивление, открыл огонь из автомата, которым убил майора Ревенко — начальника отделения Управления 2-Н МГБ УССР, и, несмотря на принятые меры к захвату его живым, во время перестрелки был убит сержантом 8 CP 1 °CП ВВ МДБ.

Во время операции Дидык проглотила ампулу с ядом, которая находилась у неё во рту, но благодаря принятым мерам была спасена. В доме, где проживал Шухевич, было обнаружено большое количество документов, имеющих большое оперативное значение: шрифты и коды для связи с главарями оуновского подполья, паспорт, военный билет и др. документы на имя Полевого Ярослава.

Труп Шухевича был предъявлен для опознания: его сыну Юрию, который содержится во внутренней тюрьме УМГБ в Львовской области; его бывшей сожительнице, одной из активных участниц оуновского подполья Зарицкой Екатерине и бывшему хозяйственному референту Центрального "Провода" ОУН — Благий Зиновию. Все они сразу и без всяких колебаний опознали в трупе Шухевича.

Генерал-лейтенант Судоплатов Генерал-майор Дроздов Полковник Майструк Передано 5 марта 1950 г. Передал Дроздов. Приняли: в МГБ СССР Начальник 2-го Главного Управления Генерал-майор т. Питовранов в 13.00 ч.; в МГБ УССР Министр Госбезопасности УССР Генерал-лейтенант т. Ковальчук в 14.00 ч.».

В справке генерал-майора Дроздова о результатах операции сказано: «Во время обыска из-за деревянной перегородки на площадке лестницы были произведены выстрелы. В это время по лестнице поднимались начальник отделения Управления 2-Н МГБ УССР майор Ревенко и заместитель начальника УМГБ Львовской области полковник Фокин. В возникшей перестрелке тов. Ревенко на площадке лестницы был убит. Во время стрельбы из укрытия выскочил бандит с пистолетом и гранатой в руке и бросился вниз по ступенькам, где наткнулся на полковника Фокина, который спускался вниз. В это время сержант Полищук, который стоял во дворе, подбежал и автоматной очередью убил бандита. В убитом был опознан главарь оуновского подполья в западных областях УССР Шухевич Роман Иосифович, известный под кличками "Генерал Тарас Чупринка", "Тур", "Белый", "Старый" и др.».

Павел Судоплатов в своих мемуарах пишет: «Генерал МГБ Дроздов потребовал от Шухевича сложить оружие — в этом случае ему гарантировали жизнь. В ответ прозвучала автоматная очередь. Шухевич, пытаясь прорвать кольцо окружения, бросил из укрытия две ручные гранаты. Завязалась перестрелка, в результате которой Шухевич был убит».

По другой версии, во время обыска Шухевич, спрятавшись на площадке лестницы, застрелил из укрытия майора Ревенко, после чего бросился вниз, столкнулся на лестнице с полковником Фокиным, упал вместе с ним и в образовавшейся свалке был убит автоматной очередью.

По версии современных украинских историков Ю.И. Шаповала и Д.В. Веденеева, описавших по документам архива СБУ Украины историю гибели командарма УПА, он сам успел застрелиться из пистолета системы «Вальтер». Такую версию подтверждает тот факт, что в трупе Шухевича, кроме трёх пулевых отверстий от автоматной очереди в области грудной клетки, было зафиксировано и пулевое отверстие в височной области справа, а также кровотечение из левого уха. Исследователи утверждают, что одной очередью сержант Полищук не мог нанести Шухевичу таких ранений, и, скорее всего, смертельно раненный Шухевич сам пустил себе пулю в висок.