วันที่ 19 กันยายน พ.ศ. 2549 เมื่อเกิดรัฐประหารโดยคณะปฏิรูปการปกครองในระบอบประชาธิปไตยอันมีพระมหากษัตริย์ทรงเป็นประมุข (คปค.) พลตรีประยุทธ์เป็นผู้รับคำสั่งตรงจากพลโท อนุพงษ์ เผ่าจินดา แม่ทัพภาคที่ 1 พลตรีประยุทธ์ได้เลื่อนชั้นยศเป็น พลโท และรับตำแหน่งแม่ทัพภาคที่ 1 และได้รับแต่งตั้งให้เป็นสมาชิกสภานิติบัญญัติแห่งชาติ
พลตรีประยุทธ์ พลตรีประยุทธ์