En el funeral, al que asistieron más de 1.500 personas, el arzobispo de Madrid, Antonio María Rouco Varela, destacó que frente al odio, la única respuesta eficaz es el amor y recordó a los heridos de los atentados del 11 de marzo y a los que aún permanecen hospitalizados, para los que pidió una oración especial. El Gobierno en funciones y representantes de todas las instituciones españolas, así como numerosas delegaciones extranjeras, acompañaron a los familiares de las víctimas en la Catedral de la Almudena, donde figuraban un gran lazo negro y un gran ramo de rosas rojas en forma de cruz con la bandera de España.
Al finalizar el oficio religioso, el Rey y la Reina, seguidos de la Familia Real, se dirigieron a la nave central del templo, donde los familiares de las víctimas, con los rostros desencajados por el dolor, lágrimas en los ojos y evidentes signos de sufrimiento, asistieron a la ceremonia. Durante casi media hora, toda la Familia Real, que no pudo reprimir el llanto, recorrió banco por banco la nave central del templo, saludando uno por uno a los familiares de las víctimas, a los que abrazaron, besaron y expresaron palabras de consuelo y afecto.
Durante la misa, Doña Sofía tampoco pudo contener las lágrimas cuando familiares de las víctimas se acercaron después de recibir la comunión hasta los Reyes para presentarles sus respetos. Los Reyes tuvieron su primera muestra de solidaridad con las víctimas nada más entrar en la Catedral, cuando se inclinaron ante el altar y repitieron este gesto a los familiares, antes de colocarse en un sitial de honor.
En su homilía, el cardenal y arzobispo de Madrid, Antonio María Rouco, pidió que se aleje «toda forma de nacionalismo exasperado, de racismo y de intolerancia», y que se responda «a la violencia ciega y al odio inhumano con el poder fascinante del amor». El celebrante subrayó que los terroristas «se han propuesto atacar y dañar profundamente la convivencia, la concordia y la paz de los españoles», porque su objetivo es «minar progresiva y aceleradamente las bases morales y espirituales sobre las que descansan nuestras sociedades y naciones de raíces cristianas».