En apprenant l’exécution de l’anarchiste Auguste Vaillant, Caserio décida de le venger en tuant le président Sadi Carnot qui avait refusé sa grâce.
Il apprit que le président de la République se rendait à Lyon pour visiter l’exposition coloniale. Alors apprenti boulanger à Sète, il prit plusieurs trains jusqu’à Vienne d’où il rejoignit Lyon à pieds. Là, il se faufila dans la foule d’où il surgit en sautant sur le landau présidentiel et poignarda Sadi Carnot qui expira peu après.
Arrêté immédiatement, enfermé à la prison Saint-Paul de Lyon, son procès fut expédié en deux jours, les 2 et 3 août 1894. Son avocat, maître Dubreuil, eut beau tenter de puiser des circonstances atténuantes dans le passé familial du jeune homme pour sauver la tête de son client, au bout d’un quart d’heure de délibération, le jury revint porteur d’un verdict sans surprise : Caserio était condamné à mort. A l’annonce de sa peine, Caserio s’écria «Vive la Révolution sociale ».
Le 16 août, tiré de sa cellule, après un instant de faiblesse, Caserio se ressaisit. Ligoté, on le monta dans le fourgon qui s’arrêta cinquante mètres plus loin, cours Suchet, où se dressait la guillotine amenée spécialement de Paris par le bourreau Louis Deibler. Bien avant l’heure de l’exécution, la foule, qu’on maintenait, se pressait déjà. Malgré sa peur, le jeune anarchiste ne pouvait mourir sans jeter un dernier défi à la société, sorte d’ultime testament politique. Son "Courage Camarade, Vive l'Anarchie !" resta sans écho. Aucun lazzi, cri, et aucune exclamation à caractère politique ne fusa pendant l’exécution. Après la chute du couperet, quelques bravos et applaudissements, la foule se retira sans incident.