Второй взрыв, квалифицированный как теракт, был произведен вечером 18 февраля, когда «Макдональдс» на углу Невского проспекта и улицы Рубинштейна был заполнен посетителями. Устройство, аналогичное тому, что было найдено в цветочном ларьке, поместили под стол. В результате взрыва пострадали более 10 посетителей, несколько человек пришлось госпитализировать.
В самом «Макдональдсе» обрушились часть внутренней стены и часть потолка с вентиляционной консолью. Ущерб составил около 2 миллионов рублей.
Терорристов вскоре обнаружили. В марте этого же года были задержаны 27-летний кладовщик магазина «Телемакс» Федор Ковальчук, 21-летние сварщик-сборщик ООО «Технобалтсервис» Александр Петрищев, продавец-консультант магазина «Оби» Евгений Скоров и 17-летний учащийся колледжа.
Во время судебного процесса Ковальчук, который сознался в преступлении, заявил, что на подрыв «Макдональдса» его подтолкнула реакция иностранных СМИ на выступление Владимира Путина в Мюнхене, которое он расценил как объявление «холодной войны». Своими действиями Федор Ковальчук якобы хотел выразить отношение к происходящему. Выбор в качестве цели ресторана «Макдональдс» он объяснил тем, что заведение это, по его мнению, является воплощением американского образа жизни, которому хотят заставить соответствовать русских людей.

Когда злоумышленников поймали, они рассказали, что дата главной акции была выбрана не случайно. Это был последний день Масленицы, и заговорщиков не устраивало, что в такой праздник кто-то питается в американском ресторане.