תגובתו של משה לחטא העגל היא החלטית וחסרת פשרות. מטרתו אינה רק להשמיד את הפסל, אלא לעקור את האמונה בו מלב העם, תוך המחשה פיזית של אפסות האליל שניצב מולם. המעשה כולו נועד להביא את העם להכרה מלאה בחומרת מעשיהם ולעמת אותם עם תוצאותיו.
הכתוב מדגיש כי משה לקח אֶת־הָעֵגֶל אֲשֶׁר עָשׂוּ. התוספת "אשר עשו" באה לרמוז כי משה לא לקח רק את גוף החומר, אלא את כל מעשה החטא, כולל רוח הטומאה וכוחות הכישוף שהיו מעורבים ביצירתו, כדי לבערם כליל [אור החיים].
פעולת ההשמדה מתחילה כאשר משה בוחר וַיִּשְׂרֹף בָּאֵשׁ. מכיוון שזהב בדרך כלל ניתך באש ולא נשרף, הפרשנים מציעים מספר דרכים להבנת הפעולה. גישה מרכזית גורסת כי משה השתמש בחומרים מיוחדים שהושלכו לאש יחד עם הזהב, וגרמו לו להישרף, להשחיר ולהתפורר לאבק, מבלי שיוכל לחזור להיות זהב לעולם [אבן עזרא, שד"ל, מלבי"ם]. אחרים מסבירים כי רוב גופו של העגל היה עשוי למעשה מעץ המצופה בזהב, ולכן נשרף בקלות [קאסוטו]. מנגד, יש הרואים בכך נס שבו הזהב הפך לעץ יבש ונשרף מאליו [שפתי כהן], או שהשריפה מתייחסת לביטול הרוח הרעה ששכנה בתוך הפסל [אור החיים].
לאחר מכן, משה ממשיך לכלות את הפסל: וַיִּטְחַן עַד אֲשֶׁר־דָּק, כלומר כתש, שף וריסק את השאריות עד שהפכו לעפר. הפעולה הבאה היא וַיִּזֶר, לשון ניפוץ ופיזור ברוח, בדומה לזריעת דגן וקטניות מן המוץ כדי להפרידם [רש"י, רשב"ם, נתינה לגר]. יש המצביעים על כך שמשה השתמש בארבעת יסודות העולם כדי להשמיד את העגל: אש (שריפה), עפר (טחינה), רוח (זריה), ומים, כדי להראות שהחטא פוגע ביסודות הבריאה כולה [מלבי"ם, אלשיך].
את אפר העגל זרה משה עַל־פְּנֵי הַמַּיִם. מדובר במי נחל שירד מן ההר ושימש כמקור השתייה של המחנה [אבן עזרא, רש"ר הירש]. על פי מסורת המבוססת על ספר הזוהר, פיזור האפר על המים נועד גם כדי לשכך את מימי האוקיינוס שביקשו לעלות ולהציף את העולם בזעם בעקבות חטאם של ישראל [שפתי כהן].
השלב הסופי והדרמטי ביותר הוא וַיַּשְׁקְ אֶת־בְּנֵי יִשְׂרָאֵל. משה לא הכריח בהכרח כל אדם לשתות באופן אישי, אלא פיזר את האפר במקור המים של המחנה, כך שבעל כורחם שתו ממנו כולם [העמק דבר, בכור שור]. העובדה שאיש לא העז להתנגד למשה או לסרב לשתות, מעידה על אימתו שהוטלה עליהם ועל כך שבלבם כבר התחרטו ובושו במעשיהם [רש"ר הירש, ביאור יש"ר].
לשתייה זו היו שתי מטרות עיקריות. המטרה הראשונה היא ביזוי מוחלט של האליל ושל העובדים לו: העם נאלץ להכניס את הפסל אל תוך גופו, כדי שיפלטו אותו מאוחר יותר כצואה ופסולת, ובכך ייווכחו באפסותו המוחלטת [רמב"ן, צרור המור, ביאור שטיינזלץ].
המטרה השנייה והמרכזית, שעליה מסכימים רוב הפרשנים, היא בדיקת העם כפי שבודקים אישה סוטה. מכיוון שעבודה זרה נמשלת לבגידה וזנות של ישראל כלפי ה', המים תפקדו כ"מים המאררים". המים בחנו באורח פלא את העם והבדילו בין החוטאים לחפים מפשע: אלו שעבדו לעגל בסתר, בטנם צבתה והתנפחה ממחלה והם מתו; אלו שעבדו לעגל בפני עדים אך ללא התראה, מתו במגפה; ואילו החוטאים שהעידו בהם והתרו בהם, נידונו למיתה בסייף. אלו שלא חטאו כלל, המים לא הזיקו להם, ובכך הוכחה טהרתו של שאר העם [רש"י, אבן עזרא, מלבי"ם, שפתי כהן].