A polarização de classes gerou impasses insolúveis, enquanto Washington orientava a CIA a “resolver o problema”.
Após um breve período de melhorias para as camadas populares, com recuo no desemprego e melhor distribuição de renda, as condições sócio-econômicas voltaram a se deteriorar, em parte devido ao próprio controle de preços imposto pelo governo, que favorecia o desabastecimento, e em parte devido aos boicotes americanos, que incluíam a retirada de capitais investidos no país. Em outubro, uma greve de caminhoneiros estimulada pela CIA agravou a situação de escassez e de falta de combustível, fazendo a inflação explodir.
Alas do exército tentam derrubar o governo eleito, mas são frustradas pelas tropas legalistas lideradas pelo Comandante-em-Chefe do Exército, general Carlos Prats. Ganhou essa alcunha porque os oficiais rebelados empregaram principalmente tanques para ocupar ruas da capital e alguns prédios governamentais. Apesar do fracasso, os golpistas usaram a experiência para listar fidelidades e programar melhor o próximo passo.
Mediante cobranças no interior das Forças Armadas para que restaurasse a ordem, o general percebe ter perdido as condições de comando e renuncia a todos os cargos que ocupava, passando para a reserva. O comando foi assumido pelo general Augusto Pinochet, considerado leal ao governo. Prats partiu voluntariamente para o exílio dois dias após o golpe pinochetista.
O Palácio La Moneda, sede do governo, amanheceu cercado por tanques, que ocuparam a Praça da Constituição enquanto helicópteros sobrevoavam o local. Às 8:30, as Forças Armadas exigiram a renúncia do presidente. Às 10 horas os tanques abriram fogo contra o palácio, de onde se iniciou uma tentativa de resistência armada. Ao meio-dia, a Força Aérea iniciou o bombardeio e a ala norte do edifício pegou fogo. Os golpistas invadiram o palácio para prender os ocupantes; os que resistiram foram mortos. Allende se suicidou.
No mesmo dia era anunciado o Decreto Lei Nº 1, que declarava o propósito de “restaurar a alma nacional chilena, a justiça, e a institucionalidade quebrada”, além de “salvar a democracia do totalitarismo marxista”. O decreto fechava o Congresso Nacional; impunha o estado de sítio e o toque de recolher; proibia os partidos e as manifestações políticas; estabelecia censura à imprensa; instaurava a pena de morte. Criava-se uma Junta Militar encabeçada por Pinochet, na qualidade de comandante mais antigo das Forças Armadas.
Em poucos dias 5373 pessoas foram presas. As prisões massivas eram facilitadas pelo estado de exceção e decorriam de mandatos de busca em empresas, povoados, assentamentos rurais, centros mineradores e universidades. O grande número de presos levou o novo governo a transformar os estádios Nacional e do Chile em prisões, onde muitos foram fuzilados às vistas de todos.