几年之后，施剑翘认识了施中诚在保定军校的同学、时任山西军阀阎锡山部的谍报股长施靖公。当施靖公得知施剑翘因父仇未报而悲愤难消时，立刻表达深切的同情，并且义愤填膺地表示，如果有机会，自己愿替施剑翘报仇雪恨，虽粉身碎骨，在所不辞。施剑翘对施靖公的豪言壮语充满感激，并最终以身相许。但是，结婚后，施靖公完全沉迷于温柔之乡，把先前为施从滨报仇的承诺忘得一干二净，甚至当施剑翘提醒他时，他也百般推托。
1935年6月，施剑翘忍无可忍，毅然带着孩子离开山西太原，回到天津娘家。行前，她再次赋诗明志：
一再牺牲为父仇，年年不报使人愁。
痴心愿望求人助，结果仍须自出头。
此后的施剑翘，不再幻想有某位好心的仗义侠士替她报父仇，决心亲自动手，以了却心愿。从此，施剑翘特别留意孙传芳的行踪，凡得知关于他的消息，她都要思考半天。
1935年中秋节，施剑翘在法租界大光明电影院门口认出了孙传芳那辆牌号为1093的黑色轿车。散场后，她首次近距离地见到那个戴着墨镜、依然趾高气扬的前五省联帅。但是，因为散场时观众太多，不便出手，她只能眼看着杀父仇人登上汽车，绝尘而去。此后，施剑翘多次到孙传芳位于英租界的豪宅周围探察，发现那里戒备森严，实在无法下手。情急之下，施剑翘甚至想到了化名到孙传芳的家里当佣人。就在这个时候，昔日叱咤风云的五省联帅摇身一变，成了天津居士林的副林长。施剑翘经过多方探询跟踪，最终摸清了孙传芳的行踪规律。1935年10月，施剑翘取名“董慧”，潜入居士林冒充居士，打算寻找时机刺杀孙传芳。
1935年11月13日，正是讲经日，靳云鹏与孙传芳都应该到居士林诵经。这一天下雨，寒风裹着冷雨，街上行人稀少。孙传芳按时赶到居士林。孙传芳的妻子不愿孙冒雨外出，曾一再劝阻，但孙传芳执意冒雨赶了来。靳云鹏却未到。居士林的男女居士们在礼佛听讲时，是男女分坐的，男居士行列之首座是靳云鹏，女居士行列之首座是孙传芳，今天照例仍是如此。主讲人富明法师坐在正中座上。梵铃一响，孙传芳便默默地盘坐在前排的蒲团上，开始屏声静气。
此前的三期道会，施剑翘都参加了，每一次也都做好了充分的准备，可是因为与会的居士众多，场面混乱，不便下手。今天，施剑翘身穿青色大衣，青色长裙，见来的居士比以前少了许多，心中不免暗自欢喜。她眼看孙传芳身穿僧袍，走进居士林，心想：你活不了多久了！
这天，富明法师领诵《大佛顶首楞严经》。施剑翘本来坐在后面，离孙传芳较远，后来她借口后面的炉火太热而转移到前面。当众居士跟着富明法师齐声奉诵的时候，孙传芳也闭目盘坐在前排的蒲团上一起吟诵。施剑翘看到机会来临，就悄悄从皮包里取出勃朗宁手枪，小心翼翼地打开保险，然后抬起手来，对准孙传芳的脑袋迅速地扣动了扳机。随着“砰砰砰”三声枪响，孙传芳的脑髓和血浆四溅，立即毙命。众居士被这突如其来的事变吓得魂飞魄散，一个个面无人色地瘫坐在原地，竟然没有一个人想往寺外奔逃。施剑翘倏地站起身，大声说道：“各位朋友不要怕，我为父亲报仇，决不会伤及无辜！孙传芳是我打死的，一人做事一人当，不会连累大家。”说完这话，她从小包里掏出一大把传单，散发给大家，只见上面写道：
各位先生注意：一、今天施剑翘（原名谷兰）打死孙传芳，是为先父施从滨报仇。二、详细情形请看我的告国人书。三、大仇已报，我即向法院自首。四、血溅佛堂，惊骇各位，谨以至诚向居士林及各位先生表示歉意。
报仇女施剑翘谨启（红色手印）传单的背面还有两首绝句，表明了施剑翘为父报仇的心迹：
父仇未敢片时忘，更痛萱堂两鬓霜。
纵怕重伤慈母意，时机不许再延长。
不堪回首十年前，物自依然景自迁。
常到林中非拜佛，剑翘求死不求仙。
和传单一起分发的还有《告国人书》，和一张身穿将校服的军官照片，照片上的人就是施剑翘的父亲施从滨。
众居士看了传单，顿时议论纷纷。施剑翘借用电话给家中报告了大功告成的喜讯后，便找到寺中的知客僧东海和尚，让他去通知警察局来人，自己决意自首，不想趁乱逃脱。
这时孙传芳的随从跑了进来，见孙传芳已经气绝身亡，而施剑翘手持手枪大义凛然地站在原地，也不敢唐突行动。警察来后，问明情况，迅速将施剑翘带走。然后，富明法师披上法衣，对孙传芳的遗体作了一个“送往生”的仪式。孙传芳的随从向居士林借了两床棉被，将尸体包裹后，用汽车送回家中。
