عوامل کودتا با پیگیری و خرج کردن مبلغ زیادی پول، گروهی از اوباش و زنان بدنام محلات مختلف را بسیج کردند و صبح روز چهارشنبه ۲۸ مرداد سال ۱۳۳۲ خیابان‌های تهران شاهد حرکت این افراد و نیروهای نظامی با شعار «جاوید شاه» بود. تا بعدازظهر خیابان‌ها در کنترل اوباشی بود که به طرفداران مصدق حمله می‌کردند و دفا‌تر احزاب و نشریات هوادار دولت و همچنین حزب توده را مورد حمله و غارت قرار می‌دادند. در جریان کودتا منزل دکتر مصدق نیز با تانک و مسلسل مورد حمله نیروهای نظامی کودتا قرار گرفت. مصدق دستور عدم مقاومت به نیروی محافظ نخست‌وزیری داد و در خانه همسایه‌اش پناه گرفت. اوباش و نظامیان وارد خانه شدند و اموال را به غارت بردند. همزمان رادیو فرمان عزل مصدق و نصب زاهدی را پخش کرد و سرلشکر زاهدی که در این مدت نزد ماموران آمریکایی مخفی بود از مخفیگاه بیرون آمد.
پس از کودتا دولت نظامی به نخست‌وزیری سرلشکر زاهدی امور کشور را در دست گرفت. دکتر مصدق در روز ۲۹ مرداد خود را تسلیم کرد و بازداشت شد. با ایجاد دستگاه فرمانداری نظامی از همان فردای کودتا، کودتاچیان برای استقرار و تثبیت موقعیت خود سرکوب نیروهای ضد کودتا را آغاز کردند. فرمانداری نظامی در ابتدا به فرماندهی سرتیپ فرهاد دادستان و در ادامه با هدایت سرتیپ تیمور بختیار طی مدت چند روز بسیاری از هواداران دولت ملی در سراسر کشور را دستگیر و روانه زندان‌ها کرد. تعدادی از این افراد حین شکنجه در زندان کشته شده و دیگران نیز به دنبال برگزاری دادگاه‌های فرمایشی تسلیم جوخه‌های اعدام شدند. محیط رعب و وحشت سراسر کشور را فرا گرفته بود، انتشار روزنامه‌های ملی و مستقل متوقف و صاحبان و گردانندگان آن‌ها با محدودیت‌های فراوان روبرو شدند. بیشتر وزرا و همکاران دولت و جمعی از نمایندگان مجلس شورای ملی دستگیر و تعدادی از آنان نیز محاکمه و تحت پیگرد قرار گرفتند. دکتر مصدق هم پس از بازداشت برخلاف قانون که محاکمه نخست‌وزیر را تنها در صلاحیت دیوان عالی کشور می‌دانست، در دادگاه نظامی محاکمه شد. با این وجود مصدق مصمم و با اراده در دادگاه حاضر شد و آن را به جلسه محاکمه شاه، کودتاچیان و دیگر وابستگان دربار تبدیل کرد.
در جریان این دادگاه دکتر مصدق ضمن دفاع از جنبش ملی نفت و حرکت ضد استعماری مردم، با ارایه اسناد و شواهد ماهیت کودتا و هماهنگی شاه و عمال داخلی و بیگانگان را آشکار کرد و دروغ بودن ادعای کودتاچیان را که از رستاخیز ملی دم می‌زدند، افشا کرد. همزمان با محاکمه مصدق، مردم شهرهای مختلف کشور در دفاع از وی به برپایی تظاهرات پرداختند اما با حمله عوامل دولت کودتا به مردم، این راهپیمایی‌ها به خشونت کشید و به شدت سرکوب شد.
دادگاه نظامی سرانجام در سی‌ام آذرماه ۱۳۳۲ پس از تشکیل ۳۵ جلسه که از ۱۷ آبان تا اواخر آذرماه به طول انجامید، محمد مصدق را به اتهام ضدیت با سلطنت و قصد برکنار کردن شاه و نیز به عنوان مسبب وقایع ۲۵ تا ۲۸ مرداد، به سه سال حبس مجرد محکوم کرد. وی پس از پایان دوران زندان به روستای احمدآباد تبعید شد و تا پایان عمر در همان جا زندگی کرد.
