5·16 일주일 전 장면은 구체적인 쿠테타 정보를 입수하자 군부 주체 세력을 불러서 단단히 따졌다. 그러나 박정희, 김종필 세력에도 한다리를 걸치고 있었고, 장면 측에게도 한다리를 걸친 장도영은 그럴리 없다고 반박하였다.

장 총장, 이것이 내가 당신에게 네 번째로 말하는 군부에 관한 정보야. 어떻게 된 일인가

천만의 말씀이십니다. 그런 일이 있겠습니까? …(이하 중략)… 제가 있는 동안은 그런 일이 있을 수 없습니다

1961년 박정희 등이 일으킨 5·16 군사 정변으로 제2공화국이 붕괴하면서 그는 5월 16일 4시 30분 총리관저를 떠나 미국대사관에 신변보호를 요청하였으나 대사관 직원이 부재중이라 들어가지 못하였다. 장면은 아내와 자녀들은 다른 곳으로 피신시킨 뒤 5월 17일 새벽 6시경 홀로 카르멜 수녀원으로 피신했다. 박정희와 군사정변 주동자들은 장면을 찾는데 혈안이 되어 있었고, 장면은 자신을 찾는 외무부 장관 정일형의 전화 조차도 받지 않고 자신의 은신처를 알리지 않았다.

이범석-박병권 일파의 쿠데타 기도와 윤치영 등 강경 보수 세력의 쿠데타 기도 외에 그는 정일형을 배경으로 한 최경록 역시 불신하였다.
쿠데타 정보를 얻은 인물이 이후에 도망갔던 곳은?
카르멜 수녀원