שלושה ימים קודם, יצאה חוליית מחבלים מנמל צור בספינת שילוח ללב ים. הספינה פרקה את המחבלים בלב הים ל-2 סירות גומי, שהחלו לעשות את דרכן לעבר חופי הארץ. לאחר יומיים בלב הים, ולאחר שאיבדו שניים מחבריהם שטבעו כאשר אחת הסירות התהפכה – הם הצליחו להגיע בשבת בשעות אחר הצהרים המוקדמות לחוף שמורת הטבע מעגן מיכאל, ירדו מהסירות והחלו בדרכם מזרחה כשהם נושאים עמם כלי נשק ומטעני חבלה. לאחר זמן קצר פגשו המחבלים את צלמת הטבע גייל רובין,שעסקה בצילומי טבע בקרבת החוף. הם רצחו אותה והמשיכו בצעדה לעבר כביש החוף.
סמוך לשעה 16:30 עצרו מונית שחלפה בכביש. שני מחבלים נכנסו למונית וביחד עם הנוסעים שבה, החלו להתקדם דרומה לתל אביב.
יתר המחבלים, שהתמקמו בשולי הכביש, פתחו באש לעבר אוטובוס המטיילים של אגד, שהיה בדרכו לחיפה. האוטובוס נעצר והמחבלים פרצו לתוכו והכריחו את הנהג להסתובב ולנסוע בחזרה לעבר תל אביב. הם כפתו את ידי הגברים ובמהלך הנסיעה ירו מחלונות האוטובוס לעבר מכוניות חולפות. מהירי נהרגו ארבעה אנשים. הם ירו גם בנוסעים בתוך האוטובוס שלא מצאו חן בעיניהם.סמוך למחלף אולגה חברו המחבלים למונית, בה היו שני המחבלים האחרים. הם העלו את כל נוסעי המונית לאוטובוס והמשיכו לדהור דרומה תוך שהם ממשיכים לירות מחלונות האוטובוס לעבר כלי רכב אחרים.
השתלטו על אוטובוס נוסף
במהלך הנסיעה הבחינו המחבלים באוטובוס "אגד" נוסף שניסה להימלט מהם. היה זה אוטובוס "אגד" (קו 901) שנסע מתל אביב לחיפה. נהג האוטובוס, ששמע על התקפת המחבלים, הסתובב והחל נוסע במהירות דרומה. אבל המחבלים באוטובוס של חוג המשוטטים, החלו במרדף אחרי האוטובוס האחר עד שהצליחו לעצור אותו. נוסעיו הועלו לאוטובוס חוג המשוטטים, והם המשיכו לדהור לעבר תל אביב.
למרות מחסומי המשטרה הצליח האוטובוס להגיע עד לפאתי תל אביב, מעט צפונית מצומת גלילות. כאן הצליחו השוטרים וכוחות הבטחון לעצרו לאחר שירו בגלגליו. בין המחבלים לבין כוחות משטרה שהיו במקום התפתח קרב יריות ארוך. חלק מהמחבלים פרץ החוצה מהאוטובוס,
השאר החלו לירות לעבר הנוסעים, שניסו להימלט. לבסוף פוצצו המחבלים את האוטובוס שמולכד על כל נוסעיו והוא הפך למלכודת אש גדולה. 35 מבין נוסעי האוטובוס נהרגו בפיגוע. שמונה עשר מבין ההרוגים היו אנשי אגד ובני משפחותיהם, מתוכם 9 היו ילדים. 71 מהנוסעים נפצעו באירוע. רק שניים מבין המחבלים שהשתתפו במבצע, שעליו פיקדה אישה - דלאל מוגרבי (שנהרגה באירוע) נותרו בחיים, הועמדו למשפט ונכלאו. אחד מהם שוחרר בעסקת ג'יבריל.
סמוך למקום שבו נעצר האוטובוס והגיע לסוף דרכו, הוקמה ב-1982, ביוזמת העמותה להנצחת החללים, אנדרטה לזכר הנספים. עיצב אותה הפסל יצחק שמואלי והיא נמצאת מערבית לכביש החוף. היא בנויה כעמוד המורכב משני גושים מלבניים, עשויים שיש לבן, שביניהם לכודות רצועות מתכת מפורזלות בצורת גלים, דימוי לנוסעים שנלכדו באוטובוס החטוף. על היקף הבסיס העגול שממרכזו עולה העמוד, נתונים 35 לוחות שיש אפורים, על כל לוח שם של חלל. בין הלוחות הכתובת: "אף כי נדם האדם, כוחו עימנו לא יתם לעולם". לפני האנדרטה סלע שראשו שטוח. במרכז המשטח חור גדול, שנראה כאילו נוצר ע"י רימון ויריות מקלע, ומדמה את הפגיעה הקשה בלב המדינה.
מלבד האנדרטה הגדולה בצומת גלילות, הוקמו על ידי חלק ממשפחות החללים שתי אנדרטאות נוספות במעגן מיכאל ובנווה ים.
שילדת האוטובוס שנשרף בפיגוע מוצבת כיום בכניסה
למרכז הרכב ההיסטורי של אגד בחולון. לוחית הרישוי המקורית והחרוכה של האוטובוס תלויה על קיר הארכיון ההיסטורי של אגד בירושלים, לשם הביא אותה אחד מבניו של חבר אגד מחיפה, שהצליח לשרוד עם בני משפחתי את התופת.
זכרם עמנו לעד
ביום הזיכרון ה-43 לחללי אוטובוס הדמים, שחל בב' באדר, תשפ"א, ה-14.2.2021, הונחו זרים של אגד לרגלי האנדרטאות לזכרם של הנרצחים. זכרם של 35 הנרצחים, שקיפחו את חייהם, בהם 18 אנשי אגד ובני משפחותיהם, ואזרחים שנקלעו למקום בדרכם ונרצחו על לא עוול בכפם, על ידי מחבלים בני עוולה, חרוט בליבנו לעד. המילים החרוטות על האנדרטה בגלילות אומרות הכל, על מה שאנו חשים כלפי אלה ששירת חייהם נקטעה באיבה ואין ניחומים על אובדנם:
"אף כי נדם האדם, כוחו עימנו לא יתם לעולם"משפחת אגד מחבקת את משפחות הנרצחים. זכרם יהיה עמנו לעד!!!
ואלה שמות הנרצחים הי"ד
אהרונוביץ רויטל גלוטמן שמעון משקל יואב
אליחי נעמי דרורי אמנון סגל מאיר
אלפנד ארז הוכמן אילן סוסינסקי יוסף
אלפנד יצחק הוכמן רבקה סוסינסקי קטיה
אשכנזי מתילדה הוכמן רועי עשת צבי
אנקווה גלית הדני נעמה פולק שלמה
אנקווה חביב זית מרדכי פז יעקב
אנקווה יצחק חלוואני יוסף רובין גיל
בושקניץ דב לוזיה אברהם רוזנר טוביה
בושקניץ רינה לוזיה ציונה שגב יעקב
בסטרמן יהודה ליבוביץ מלכה תל אורן אמרי
גלאון ליאת מנשרוב אוטרי