Были подобраны несколько групп, которые и начали организацию этой акции. Зная, сколь тщательно охраняется жизнь царя, Исполком рассмотрел ряд вариантов покушения. В итоге было решено, что наиболее уязвимым местом в системе охраны является путь, по которому Александр II ежегодно совершал путешествие на отдых в Крым и обратно в Петербург. На пути следования царского поезда подготовили несколько засад: в Одессе, на случай, если царь морем направится туда из Крыма, на железной дороге Симферополь — Москва около города Александровска и в Москве. В Одессу для проведения операции прибыли В. Фигнер и Н. Кибальчич. Под именем супругов Иваницких они сняли в городе квартиру, куда вскоре приехали Н. Колодкевич, М. Фроленко и Т. Лебедева. Технической стороной дела руководил молодой ученый, человек огромного таланта и энциклопедических знаний, Николай Кибальчич. Проникнуть на железную дорогу и заминировать ее было поручено Михаилу Фроленко и Татьяне Лебедевой. Фроленко удалось устроиться сторожем, после чего они поселились в путевой будке около станции Гниляково. Сюда постепенно стали свозить динамит. Однако вскоре пришло известие о том, что царь из Ливадии не поедет в Одессу. Работы были прекращены и группа расформирована.

Одновременно шла работа и около расположенного между Курском и Белгородом города Александровска. Здесь взрыв на железной дороге готовили А. Желябов, А. Якимова и И. Окладский. Андрей Желябов был опытнейшим подпольщиком. Выходец из крестьянской среды, он учился в Новороссийском университете, участвовал в «хождении в народ», судился по «процессу 193-х». В конце 70-х гг. Желябов пользовался славой не только убежденного сторонника террора, но и блестящего организатора и пропагандиста. Большой опыт борьбы был к тому времени и за плечами Анны Якимовой. Третьим членом группы был совсем еще молодой рабочий Иван Окладский. Возглавлявший эту группу Желябов под именем купца Черемисинова получил разрешение на строительство около полотна железной дороги кожевенной мастерской. Под видом этого строительства и началась закладка динамита. К группе присоединился еще один человек — Яков Тихонов. К 18 ноября 1879 г. все было готово, но случилось непредвиденное: в момент прохождения царского поезда мина не взорвалась. До сих пор остается не ясным, что же стало причиной неудачи — повреждение провода или неправильное его соединение.