לאחר רצח ראש הממשלה שהתנגד לתוכנית הלאמת הנפט עלה לראשות הממשלה מוחמד מוסאדק, שאכן הוביל להלאמת הנפט, אך לאור בעיות טכניות של חוסר ניסיון בהפעלת מפעלי הנפט: שאיבה, זיקוק והעברה למיכליות, המפעלים הושבתו והניסיונות להפקת הנפט לא צלחו בקנה מידה משמעותי. במקביל בריטניה פעלה להפעלת חרם צרכנים על הנפט האיראני וזאת לאור הפרת חוזי הנפט שלפיהם היה לבריטים ולחברת הנפט האנגלו-איראנית את הזיכיון לנפט האיראני, והצליחה בכך. בתקופה זו חרם הצרכנים השפיע לרעה על כלכלתה של איראן ומצבה הכלכלי של איראן הורע אף יותר משהיה לאחר מלחמת העולם השנייה.
ניסיונות ראשונים להפיכה.
לקראת הבחירות למג'לס בשנת 1952 קיוו הבריטים לבצע הפיכה שתיראה כחוקית, אך לא הצליחו. סוכנים בריטים שיחדו מועמדים שונים כך שיצביעו לאחר בחירתם למג'לס להדחת מוסדאק, וכן שיחדו מצביעים ומנהיגים אזוריים בתפוצה ארצית, כך שיעודדו הצבעה למועמד לבחירתם. בתקופה זו מפלגת תודה הקומוניסטית חברה בתמיכתה במוסדאק בתקווה שידגל בקומוניזם, אף על פי שמוסדאק לא באמת אימץ אותם.
על רקע המלחמה הקרה ולאור התמיכה לה זכה מוסדאק ממפלגת תודה, הצליחה בריטניה לשכנע את ארצות הברית בסכנת חבירתה של איראן לסובייטים ובצורך להפיל את ממשלתו של מוסדאק. לאורך תקופת שלטונו של הארי טרומן כנשיא ארצות הברית ולאור מלחמת קוריאה לא הצליחו הבריטים לשכנע את האמריקאים לסייע בהתנגדות לשלטון מוסדאק באיראן, אך עם עלייתו של דווייט אייזנהאואר הדבר צלח.
לאחר שהחלו לעלות שברים בהנהגתו של מוסדאק לאור החרפה במצבה הכלכלי של איראן, ממשלת מוסדאק החלה להסתמך יותר ויותר על כוחות חירום. לאחר ניסיון ההתנקשות באחד משרי הממשלה ובמוסדאק עצמו, הורה האחרון על כליאתם של עשרות ממתנגדיו הפוליטיים, מאוחר יותר מוסדאק אף פיזר את הפרלמנט. מעשה זה הוביל להאשמות כי מוסאדק נעשה דיקטטור.
השאה עצמו התנגד תחילה לתוכניות ההפיכה ותמך בהלאמת הנפט, אך לאחר שהודע על ידי ה-CIA כי אם לא ישתף פעולה, גם הוא "יודח" שינה את דעתו. לאחר שהושג הסכמתו של השאה, ה-CIA ביצע את ההפיכה תחת העילה הרשמית כי הצו של מוסדאק לפיזור הפרלמנט שולל מכוחו של השאה ומעניק למוסדאק וממשלתו כוח מוחלט ו"סמכויות מוחלטת ודיקטטוריות". ב-15 באוגוסט התבקש נעמת-אללה נצירי מפקד במשמר המלכותי של השאה להעביר למוסדאק את מכתב הפיטורין מטעם השאה, אך מוסדאק שהוזהר מפני המזימה לפיטורו סירב לקבל את המכתב והורה לאסור את נצירי. לאחר שהתוכנית האמריקאית והבריטית בשיתופו של השאה פורסמה על ידי ה-CIA בניו יורק טיימס, תומכיו של מוסאדק, ובעיקר תומכי מפלגת תודה, יצאו לרחובות במחאות אלימות. השאה, מחשש לתגובה חריפה, מלווה באשתו השנייה סוראיה נמלט מאיראן לעיראק ולאחר מכן לאיטליה.
ההפיכה.
לאחר שניסיון ההפיכה הראשון כשל, הורה מוסדאק לכוחות הביטחון לעצור את המעורבים במזימה, והאמין כי עם תום המעצרים הפיכת ה-CIA נכשלה. מאמין כי הצליח בהשגת שליטה מלאה על הממשלה ביקש מוסדאק מתומכיו לחזור לבתיהם ולהמשיך בחייהם כרגיל. עם זאת הגנרל זאהדי, שהצהיר כי היה ראש הממשלה החוקי של איראן, הצליח להסתתר ולהתחמק ממעצר. זאהדי ארגן מפגש סודי בין תומכי השאה השונים (שכללו גם פשיסטים ואוהדי נאצים איראניים) ובאמצעות מימון אמריקאי הגו תוכנית חדשה. לצורך ביצוע תוכנית זו הסתמכו בעיקר על רגשות העם: ההלם מבריחת השאה מאיראן, פחד מפני הקומוניזם, ומעצרי מתנגדי מוסאדק. בנוסף מספר אנשי דת איראנים שיתפו פעולה עם סוכנויות הריגול המערביות כי לא היו מרוצים מממשלתו החילונית של מוסדאק, ובהם איתאללה בהבהאני שהשתמש בהשפעתו כדי לגייס מפגינים דתיים נגד מוסאדק.
הצתת תנועות אזרחיות דרך מימון תנועות.
ב-19 באוגוסט, נשכרו מסתננים שיתחזו לחברי מפלגת תודה הקומוניסטית ויארגנו "מהפכה קומוניסטית". המסתננים הממומנים הראשונים החלו בגלי מחאה והסיתו את יתר חברי תודה האמיתיים להצטרף. עד מהרה, חברי תודה יצאו לרחובות תוקפים כמעט כל סימן לקפיטליזם. האחרונים בזזו עסקים פרטיים, הרסו חנויות ובנוסף השחיתו חלקים גדולים מהרובע העסקי של דרום טהראן, הכולל בזארים. אירועים אלו עוררו סלידה ציבורית המונית פתאומית נגד מעשה השחתה זה - וכך חלקו הראשון של התוכנית הושלם. במקביל מומנה קבוצה שנייה של מסתננים, מסתננים אלו התחזו לתומכי השאה, ארגנו ועודדו מחאות המוניות של איראנים זועמים המבוהלים מ"המהפכה הקומוניסטית" והאלימות המופעלת על ידם. בשלב זה של ההפיכה, רוזוולט ווילבר , נציגי ממשל אייזנהאואר, דאגו לשחד פקידי ממשל, עיתונאים, אנשי עסקים ובריוני רחוב איראניים, על מנת שיביעו תמיכה בשאה ויתנגדו למוסדאק. בנוסף, נעשה שימוש נרחב ב-BBC בפרסית לקידום התעמולה נגד מוסדאק. עד כי החומר האנטי-מוסדאקי שודר שוב ושוב בערוץ הרדיו, וגרם לצוות האיראני שעבד ברדיו של ה-BBC בפרסית לפתוח בשביתה כמחאה על המהלך. הטקטיקות של רוזוולט כללו גם מתן שוחד למפגינים לתקיפת סימני השאה, תוך קריאת ססמאות בעד מוסאדק - דבר שגרם לאזרח האיראני הממוצע לרגשות שנאה וחוסר אמון במוסאדק, שכן סימני המלך ביטאו והיו בתקופה זו כסמל לאיראן.
עד צהרי היום, קהל גדול של אזרחים איראנים אמיתים יצאו לרחובות בהפגנות המוניות, חמושים בנשק מאולתר והכו בחזרה בחברי מפלגת תודה. תחת הנהגתו של זאהדי, הצבא הבריח את תומכי תודה הקומוניסטים ולאחר מכן הסתערו בתמיכת המפגינים על בנייני הממשלה. מוסאדק עצמו נמלט לאחר שטנק ירה פגז על ביתו, אך מאוחר יותר הסגיר עצמו לצבא. כדי למנוע שפיכות דמים נוספות, סירב מוסדאק לארגן את תומכיו כניסיון אחרון לשימור שלטונו. עד סוף היום, זאהדי והצבא השתלטו על הממשלה. לאחר שהתוודע השאה להצלחת ההפיכה חזר מאיטליה לאיראן, ומוסדאק הוחלף רשמית בזאהדי. במקור מוסאדק נעצר, נשפט ונידון למוות. אך בצו אישי של השאה עונשו של מוסדאק הוקל לכליאה לשלוש שנים בבידוד בכלא צבאי, ולאחריו מעצר בית עד ליום מותו.
תוצאות.
כלכלי.
חיבול בממשלה הנבחרת של איראן בשנת 1953 הבטיחה שליטה מערבית של משאבי הנפט של איראן ומנעה את התחרות מול ברית המועצות על נפט איראני.
לאחר ההפיכה ארצות הברית הקימה כחמש חברות נפט נוספות באיראן ששברו את המונופול הבריטי על הנפט ועודדו תחרות.
מדיני.
לאחר שההפיכה החזירה לו את מעמדו כמלך, הבין מוחמד רזא שאה פהלווי כי כיסאו ושלטונו יחזיקו מעמד כל עוד יפעל בעד האינטרסים האמריקאים והבריטים. לאור זאת התחזקו הקשרים המדיניים, צבאים, מודיעיניים וכלכליים בין המדינות, כשאיראן שימשה כמעין כלב שמירה אזורי עבור ארצות הברית.
לאחר שתפס מחדש את השלטון השאה הקים את הסאוואכ, המשטרה החשאית של איראן שעסקה בשירותי ביטחון, מעקב אחר מתנגדי משטר וביצוע צנזורה. כשהשיטות בהם השתמשו היו שיטות שנלמדו על ידי האמריקאים, וכן על ידי ישראל. במהלך 20 השנים האחרונות לשליטת השאה, הוצאו להורג כ-100 אנשים מסיבות פוליטיות.
לאור הצלחת מבצע אג'אקס הוחלט לאמץ את ה-CIA כחלק ממנגנון מדיניות החוץ של ארצות הברית, וכן לאמץ ולשכפל את הצלחת המבצע כשיטת הפיכה זולה ומוצלחת בעלת אפקט מיידי.
תוצאות נלוות.
ההפיכה של 1953 גרמה לנזק לטווח ארוך למוניטין של ארצות הברית. המונח Blowback הוגדר לראשונה לאור תוצאות מהפכת 1953, ופירושו: התוצאות הלא צפויות הנובעות מהפעילויות הסמויות של ארצות הברית במדינות העולם. הפיכת 1953 הייתה לקו פרשת המים עבור איראן, המזרח התיכון ולמעמדה של ארצות הברית באזור. שכן מאז שמה של ארצות הברית לא כובד ושולב עם חוסר כבוד וחוסר נכונות לכבד את רצון העם, כל עוד זה מתנגש עם האינטרסים האמריקאים או הבריטים. הקנוניה הבריטית-אמריקאית להשגת שליטה על המשאבים האיראנים, סייעה להביא לסיום עידן התנועות הלאומיות והדמוקרטיות באיראן, וההדים שלה הובילו לבסוף לעזיבת השאה בשנת 1979. זיכרון ההתערבות המערבית בענייניה הפנימים של איראן, במיוחד ב-1953. כמו שיתוף הפעולה של השאה, הורידו מפופולריות המלך בקישורו לגורמים מערביים, והגבירו את האופי האנטי-מערבי באיראן ובמיוחד של המהפכה האיראנית, 25 שנה מאוחר יותר.
על רקע התגברות התנועה האנטי-מערבית בחברה האיראנית, שהייתה נגד השליטה המדינית והכלכלית של מדינות וחברות זרות באיראן, עם תחילת שנות ה-70 הגביר השאה את גובה המיסים שהיה על חבורת זרות הפועלות באיראן לשלם מ-50% ל-80%, וקבע את תשלומי התמלוגים מ-12.5% ל-20%. כך שחברות הנפט הרוויחו רק כ-22 סנט לחבית נפט. באותה העת גם השליטה על קביעת מחירי הנפט חזרו לשליטה איראנית. בשנת 1973 השאה סייע להנדס את משבר הנפט של 1973 במסגרת הקמת אופ"ק, שהגבירה את ההכנסות מהנפט והובילו לפיתוח כלכלי-חברתי מהיר של המדינה. השאה אף הצהיר כי לא יחדש את קונסורציום הנפט של שנת 1954 עם חברת הנפט האנגלו-איראנית שעתידה הייתה לפוג בשנת 1979. בתקופה זו השאה החל לפעול באופן עצמאי יותר ויותר מהמערב, כך שהחל מאמצע שנות השבעים ארצות הברית, בתקופתו של ג'ימי קרטר, החלה למשוך מתמיכתה בשאה. התרחבותה המהירה של כלכלת המדינה יצרה מתחים בלתי צפויים במרקם החברתי שסייעו להתקיימותה של המהפכה האיראנית. עם זאת מעשיו של השאה לפיתוח איראן והתרחקותו מהמערב לא השכיחו את הסיוע שהגיש השאה בתקופת מוסדאק לבריטים ולאמריקאים, ואת הסלידה שפעולה זו יצרה בקרב העם, כך שכשהגיע הרגע הגורלי של והחלה המהפכה העם נטש את השאה וזאת לאור זיכרון שיתוף הפעולה עם המערב. למרבה האירוניה גם המערב, ובמיוחד ארצות הברית לא סייעו לו בשעה קשה זו וזאת לאור התרחקותו מהם.