政变仍按原计划进行，朴正熙借酒壮胆指挥政变部队于16日深夜零点按计划向汉城进发。作为政变总指挥的朴正熙为了安定自己紧张不安的心情，竟喝得晕头转向，等他匆匆赶到设在第6军管区的政变总指挥部时，已是16日零时15分，比原定到达指挥部的时间整整晚了3个小时。
政变部队于凌晨3时击败陆军本部派出的宪兵第7中队的阻拦，冲过汉江大桥，攻进汉城市内，迅速占领了中央厅、国会大厦和广播电台等要地。担任韩国现代史上第一个责任内阁总理还不过9个月的张勉，这时住在汉城半岛宾馆809号房间，他接到政变的电话后，急忙召见有关军队领导人来讨商对策，然而为时已晚。
政变部队宣布实行全国戒严，冻结财政金融，封锁机场、港口，解散国会和禁止一切政治活动，下令逮捕张勉政府成员，并成立了以张都映为主席、朴正熙为副主席的军事革命委员会，宣布自当天下午7时起接收张勉政权。
驻韩“联合国军”总司令麦克路德发表声明，表示继续支持张勉政府，要求韩国总统尹普善出面制止政变行动。然而，朴正熙已经率领政变军队占领了总统府所在地青瓦台，尹普善总统在刀枪环立的森严气氛中被迫承认“革命是应该到来的”，并小心翼翼地要求朴正熙等人尽早恢复秩序，避免政治性报复，实际上承认了政变行动。