Народнической литературой Халтурин увлекся еще во время обучения в Орловском уездном училище. Он был выходцем из семьи зажиточного крестьянина и родился в деревне Халевинская Вятской губернии 21 декабря 1856 года. Окончив в 1871 году училище, Халтурин поступил в Вятскую земскую учительскую семинарию в 1874-м и учился на краснодеревщика, но уже в следующем году его отчислили за плохую успеваемость. В 1875 году он даже с группой единомышленников думал выехать в США и основать там коммуну, но по пути в Москву попутчики украли у него паспорт и с его помощью уехали за границу через Петербург. Халтурин попытался их нагнать, но не успел. Он остался в Петербурге без документов, жилья и работы. Чтобы прокормиться, он брался за разные работы.
Ему удалось установить связь с революционными народниками, а вскоре он повстречал преподавателя земского училища Котельникова, который тоже перебрался в Петербург. Котельников помог Халтурину найти работу и рекомендовал его в петербургские политические кружки. Благодаря своему красноречию вскоре Степан смог выйти на первые роли как талантливый пропагандист. Он был одним из создателей «Северного рабочего союза» — первой в России политической организации рабочих. Однако тогда Халтурин не помышлял о терактах. Наоборот, по воспоминаниям писателя В. Короленко «убеждал со слезами на глазах своих учеников рабочих продолжать пропаганду, но ни в коем случае не вступать на путь террора. «С этого пути возврата уже нет», — говорил он». Но вскоре взгляды Халтурина резко изменились.
Взрыв в Зимнем дворце
Халтурин взял себе имя Степана Батышкова и устроился на Адмиралтейские верфи. Его взяли для работы на императорскую яхту «Ливадия», где он приглянулся чиновнику дворцового ведомства. Уже с сентября 1879 он начал работать столяром во дворце. Разработанный «Народной волей» план был такой: взорвать подвальное помещение, которое находилось под столовой, в то время как император будет обедать. Сначала рабочих поселили в подвале под Эрмитажем, но рабочие с подачи Халтурина потребовали их переселить в другое помещение, ссылаясь на тесноту. Столяров поселили в подвале, над которым находилась кордегардия, а на втором этаже — столовая.
С осени Халтурин умудрился тайком пронести в дворец около 2 пудов динамита. Выходя из дворцы, он встречался со своими соратниками Александром Квятковским и Андреем Желябовым, от которых получал небольшие порции динамита. Взрывчатку Степан хранил в сундуке с личными вещами, на котором и спал. Позднее на следствии столяры вспоминали, что в начале января 1880 года Халтурин купил себе зачем-то большой сундук и всегда держал его под замком. Количество возможных жертв не пугало Халтурина: «Пусть погибнет 50−100 человек, только бы до «Самого» добраться!..» Всего Халтурину удалось пронести в Зимний до 30 кг динамита.
Взрыв произошел 5 февраля 1880 года в 18 часов 22 минуты. Обычно обед начинался в 18 часов, но в этот день с ним задержались, это и спасло жизнь Александру II. К обеду ждали принца Гессенского, брата императрицы Марии Александровны, но его поезд опоздал на полчаса. Халтурин взорвал бомбу с помощью запального шнура в тот момент, когда, как он думал, император наверняка уже должен быть за обедом. Но взрыв застал царя, когда он встречал принца в Малом Фельдмаршальском зале, далеко от столовой.
Из донесения начальника Санкт-Петербургского губернского жандармского управления в III Отделение, 8 февраля 1880 г.:
«5 текущего февраля в 6 часов 20 минут пополудни прибыл во дворец приехавший по Варшавской железной дороге принц Александр Гессенский, и взойдя во внутренние покои, был встречен посередине малого фельдмаршальского зала его императорским величеством, в это самое время послышался сильный гул, наподобие пушечного выстрела, причем его императорское величество изволил спросить, что такое сделалось, кто-то из великих князей заметил, что вероятно взорвало газ, но оказалось, что был произведен взрыв».
Взрыв разрушил перекрытия между цокольным и первым этажами, в первую очередь пострадали караульные нижних чинов лейб-гвардии Финляндского полка. 11 военнослужащих погибли, 56 были ранены. Все погибшие были героями русско-турецкой войны. Несмотря на свои раны и увечья караульные отказывались покидать свой пост. Указом императора погибшие были представлены к наградам и денежным выплатам, а их семьи были «зачислены в вечный пансион». Александр II поехал на похороны 11 погибших военнослужащих, даже несмотря на сильный мороз и опасность очередного покушения.
Убийство прокурора Стрельникова
Несостоявшийся цареубийца был подавлен своим поражением. Желябов после взрыва утешал Халтурина: «Степан, голубчик, успокойся. Взрыв в царском логове — первый удар по самодержавию! Твой подвиг будет жить в веках». Халтурин пообещал следующий раз не подвести и сдержал слово. Полиция быстро вычислила, что под фамилией Батышков скрывался именно он, и объявила Степана в розыск. Халтурин уехал на юг России и около двух лет вел революционную пропаганду среди рабочих. Однако после теракта борьба с революционными настроениями усилилась. Император отправил в Юго-Западный и Южный край прокурора Василия Стрельникова для проведения следственных мероприятий по политическим делам. Особенно жестоко с задержанными революционерами он обходился в Одессе, там даже было введено чрезвычайное положение. Стрельников мешал Халтурину в его пропагандисткой деятельности, о чем революционер доложил в исполком «Народной воли», который поручил ему организовать убийство прокурора.
Покушение планировалось на январь 1882 года, но народовольцы сочли операцию рискованной и отложили ее, пока не найдут напарника для Халтурина. Напарником стал пропагандист-народоволец Н. Желваков. 18 марта (30 марта) 1882 года Стрельников после обеда по обыкновению вышел на прогулку и сел в аллее на скамейку. Желваков, подойдя к нему сзади по соседней дорожке, выстрелил прокурору в упор в затылок. Стрельников умер на месте. Все присутствующие были настолько шокированы, что даже не сразу пустились в погоню за убийцей. В конце аллеи Желвакова в запряженной пролетке ждал Халтурин. Прохожие пытались всячески остановить удирающего от погони Желвакова. Халтурин, видя, что его соратника никак не может к нему пробиться, решил расчистить ему дорогу: он достал револьвер, пошел ему навстречу и… споткнулся. Прохожие бросились его задерживать, а Халтурин кричал: «Оставьте! Я социалист! Я за вас!». Когда Желваков увидел, что Халтурина арестовали, он понял, что ему не скрыться. Погоня нагнала его, и он был тоже арестован. Оба народовольца отказались назвать следствию свои имена. По распоряжению Александра III их передали военно-полевому суду и повесили 22 марта 1882 года неопознанными.