Утром 30 августа 1918 г. в Петрограде был убит председатель Петроградской ЧК М. С. Урицкий, а днём в Замоскворецком районе Москвы состоялся митинг рабочих. На нём выступал Владимир Ленин. Речь Ленина на митинге закончилась словами: «Умрём, или победим!». Когда Ленин покинул завод и уже садился в автомобиль, к нему подошла женщина с жалобой, что на железнодорожных вокзалах конфискуют хлеб. В этот момент Каплан сделала три выстрела. Шофёр Ленина, Степан Гиль, бросился за неизвестной, однако она через некоторое время остановилась сама, была арестована и доставлена на Лубянку. Ленин сразу после покушения находился без сознания; врачи обнаружили у него опасное ранение в шею под челюстью, кровь попала в лёгкое. Вторая пуля попала ему в руку, а третья — в женщину, разговаривавшую с Лениным в момент начала выстрелов.
На допросах она заявляла, что крайне отрицательно отнеслась к Октябрьской революции, стояла и сейчас стоит за созыв Учредительного собрания. Решение о покушении на Ленина приняла в Симферополе в феврале 1918 года (после роспуска Учредительного собрания); считает Ленина предателем революции и уверена, что его действия «удаляют идею социализма на десятки лет»; покушение совершила «от себя лично», а не по поручению какой-либо партии. При обыске у Каплан обнаружили браунинг № 150489, железнодорожный билет, деньги и личные вещи. Чекисты установили, что неизвестная является бывшей анархисткой Фанни Каплан, до революции причастной к покушению на киевского генерал-губернатора; в ссылке она присоединилась к эсерам.
...Приехала я на митинг часов в восемь. Кто мне дал револьвер, не скажу. У меня никакого железнодорожного билета не было. В Томилине я не была. У меня никакого билета профсоюзного союза не было. Давно уже не служу. Откуда у меня деньги, я отвечать не буду. Я уже сказала, что фамилия моя Каплан одиннадцать лет. Стреляла я по убеждению. Я подтверждаю, что я говорила, что я приехала из Крыма. Связан ли мой социализм со Скоропадским, я отвечать не буду. Я никакой женщине не говорила, что «для нас неудача». Я не слышала ничего про организацию террористов, связанную с Савинковым. Говорить об этом не хочу. Есть ли у меня знакомые среди арестованных Чрезвычайной комиссией, не знаю. При мне никого из знакомых в Крыму не погибло. К теперешней власти на Украине отношусь отрицательно. Как отношусь к Самарской и Архангельской власти, не хочу отвечать...
...Я застрелила Ленина, потому что я считаю его предателем. Из-за того, что он долго живёт, наступление социализма откладывается на десятилетия...
— Допрашивал её народный комиссар юстиции Дмитрий Курский
(Следственное дело № 2162)