Następnie przez wizjer oddawali do nich serię z broni automatycznej lub wrzucali do cel granaty. Jeżeli ofiary dawały oznaki życia, enkawudziści otwierali drzwi i dobijali rannych strzałem z pistoletu lub ciosem bagnetu. Zazwyczaj obawiali się jednak wchodzić w głąb cel męskich, stąd też część przebywających tam więźniów miała szansę ocalenia, zwłaszcza jeżeli wcześniej udało im się ukryć w załomach pomieszczenia. Takich oporów oprawcy nie mieli jednak w przypadku cel kobiecych, stąd wśród ocalałych więźniarki stanowiły wyraźną mniejszość.
W swoim raporcie z 28 czerwca 1941 roku naczelnik więzienia utrzymywał, że wobec braku możliwości ewakuacji więźniów, likwidację osób skazanych lub oskarżonych o „przestępstwa kontrrewolucyjne” zarządził telefonicznie zastępca szefa NKWD na obwód rówieński, porucznik bezpieczeństwa państwowego Klimow. Według mieszkańców Dubna masakrą kierował naczelnik miejscowej placówki NKWD, Winokur vel Winokurow (narodowości żydowskiej). Miał on osobiście zamordować dziesiątki więźniów. W egzekucjach uczestniczyli podlegli mu funkcjonariusze NKWD oraz strażnicy więzienni.