W zamachu zginęło 20 osób przebywających w poczekalni i restauracji dworcowej, a 35 zostało rannych. Wybuch zniszczył także część budynku dworca.
Bombę ukrytą w dwóch walizkach przywiózł do Tarnowa Antoni Guzy z Bielska-Białej, pochodzący z polsko-niemieckiej rodziny i współpracujący z niemieckim wywiadem. Zamach był jednym z aktów dywersji, które przed atakiem na Polskę miały wywoływać chaos i panikę. To właśnie dlatego w Tarnowie do dziś powraca określenie, że wojna rozpoczęła się tutaj jeszcze przed 1 września.
Jak wynikało z zeznań zatrzymanego po zamachu Antoniego Guzego, 28 sierpnia 1939 roku spotkał się on w Bielsku-Białej z Niemcem o nazwisku Neumann, pochodzącym ze Skoczowa. Razem pojechali do Krakowa, gdzie z przechowalni odebrali dwie walizki. Dalej Guzy miał podróżować sam. Spóźnił się jednak na pociąg do Tarnowa i wynajął taksówkę. Po dotarciu na miejsce zostawił walizki w przechowalni bagażu na dworcu.
Bomba wybuchła o godzinie 23.18. Historycy podkreślają, że liczba ofiar mogła być znacznie większa. Pociąg osobowy z Krakowa, który miał w tym czasie dotrzeć do Tarnowa, był opóźniony, a krótko przed eksplozją ze stacji odjechał także skład z żołnierzami.
Co ciekawe, sam zamachowiec nie uciekł od razu z Tarnowa. Miał wracać do Krakowa właśnie opóźnionym pociągiem. Zdaniem części historyków może to wskazywać, że nie znał dokładnej godziny detonacji ani siły wybuchu. Pojawiają się nawet przypuszczenia, że niemieccy organizatorzy zamachu zakładali również jego śmierć.
Guzy po zatrzymaniu zeznawał, że nie działał dla pieniędzy, lecz dlatego, że czuł się Niemcem.