ב-10 בספטמבר הפליגה השייטת, כמתוכנן, על מנת להשתתף בתמרונים ימיים משותפים לחילות הים של ארצות הברית של אמריקה ושל מדינות לטינו-אמריקאיות שונות (UNITAS). יחידות הצבא נשארו בבסיסיהן על מנת למנוע עימותים ביום פתיחת הדיון המשפטי בעניינו של אלטאמיראנו. למחרת היום, 11 בספטמבר 1973, שב הצי לפנות בוקר לנמל ולפראיסו וכבש את העיר במהירות. בשעה 7 בבוקר נודע הדבר לאיינדה במשכנו הנשיאותי והוא ניסה ליצור קשר עם לייג ופינושה, אולם ללא הצלחה, וחשב כי הם מוחזקים בידי המתקוממים. ספולבדה, מפקד הקרביניירוס, הבטיח לאיינדה כי פקודיו יישארו נאמנים לו, אולם מנדוסה הדיחו ותפס את מקומו כמפקד. בו בזמן הגיע פינושה למרכז הפיקוד של הצבא ולקח חלק בפיקוד על ההפיכה. בשעה 8:42 בבוקר שידר "רדיו מינרייה אי אגריקולטורה" (כרייה וחקלאות) את ההודעה הראשונה של החונטה הצבאית מטעמם של פינושה, לייג, מנדוסה ומרינו, שתבעה מאיינדה להתפטר מיידית מתפקידו ולפנות את ארמון הנשיאות, אחרת יותקף מהיבשה ומהאוויר. עם השידור נטשו כוחות הקרביניירוס שאבטחו את הארמון את עמדותיהם.
איינדה החליט להישאר בארמון הנשיאות ובשעה 9:55 הגיעו הטנקים הראשונים של המתקוממים לפרבר האזרחי של סנטיאגו והחלו להילחם במספר צלפים שנשארו נאמנים לשלטון. מרכז הפועלים המאוחד קרא להתנגדות בפרברים בהם התגוררו הפועלים, ואילו הנשיא מסר את הודעתו האחרונה בה הבטיח לשלם בחייו בעבור נאמנותו של העם, הביע את ביטחונו כי הישגי שלטונו ניטעו בתודעתם של הצ'יליאנים ולא יעקרו בקלות, כי יש לו אמון בצ'ילה ובעתידה וכי בעתיד הקרוב יתגברו הצ'יליאנים על הבוגדים וישובו לחוש חופש ולבנות חברה טובה יותר.
באותה שעה החלו חילופי האש בין כוחות המורדים ובין חבורת ידידי הנשיא (Grupo de Amigos del Presidente), משמר מזוין שהגן על איינדה, ובשעה 11:52 הופצצו ארמון הנשיאות וכן ביתו של איינדה בשכונת לאס קונדס (Las Condes) במזרח סנטיאגו בידי מטוסי חיל האוויר. ארמון הנשיאות החל לעלות באש, אולם הנשיא ונאמניו סירבו לצאת ולהיכנע, ועל כן בסביבות השעה 2 בצהריים הופלו דלתות הארמון וכוחות הצבא פרצו פנימה.
רופאו האישי של איינדה העיד כי ראה במו עניו את איינדה עת שהתאבד באמצעות ירי בסנטרו. דיווח זה על אופן מותו של איינדה נתמך בידי עדויות נוספות.
בשעה 6 בערב התכנסו מנהיגי ההפיכה הצבאית בבית הספר הצבאי (Escuela Militar del Libertador Bernardo O'Higgins), תפסו את השלטון כחונטה צבאית והכריזו על מצב של מדינה במצור.
שנותיה הראשונות של החונטה (1973 - 1978).
לאחר ההפיכה, השתלטה תחילה ממשלת החונטה, שייצגה את הכוחות המזוינים והמשטרה, על הרשות המבצעת, אז על המכוננת ולבסוף על המחוקקת. הרשות השופטת שמרה על סוג של עצמאות, על אף שגם הייתה בעד משטר החונטות החדש ולא באמת פעלה לפקח על חוקיות פעילות המשטר החדש. מיד לאחר הפלת משטרו של איינדה החלו חברי החונטה בכינונו של מנגנון שלטוני חדש. על אף שבאופן תאורטי נשמרה חוקת 1925 על כנה, העוצמה שאחזה בידה החונטה הצבאית הביאה לעיצובו מחדש של מנגנון המדינה. , מ-11 בספטמבר 1973, קבע כי אוגוסטו פינושה עומד בראש החונטה מתוקף תפקידו כראש הזרוע הוותיקה ביותר מבין הכוחות המזוינים. על אף שחברי החונטה אמורים היו לעמוד בראשה ברוטציה, בפועל הפך מינויו של פינושה לקבוע. ב-27 ביוני 1974 העבירה החונטה את , שהכתיר את פינושה כ"ראש העליון של האומה" (Jefe Supremo de la Nación), תואר שהחליף את נשיא צ'ילה כחצי שנה לאחר מכן, ב. בסופו של התהליך ניכסה לעצמה החונטה את הסמכויות החוקתיות והשיפוטיות, החליפה את הקונגרס, אשר פוזר ב-21 בספטמבר, והוציאה את המפלגות הפוליטיות מחוץ לחוק.
עם עליית משטר החונטות וההפיכה הצבאית החלו הפרות מתמשכות ובוטות של זכויות אדם בסיסיות; חופש אישי, משפט הוגן, שלמות גוף וחיים, בקרב תומכי המשטר הקודם- פוליטיסייד. תחילה לא הועלו התנגדויות ציבוריות, מחשש להשלכות שבהתנגדות למדיניות המשטר החדש, חוסר ידיעה ותדהמה. זאת למעט ביקורת מועטה מצד הכנסייה הקתולית. ימים ספורים לאחר ההפיכה החל המשטר במעצרים ובהוצאה להורג של ראשי מתנגדיו, בין השאר בידי יחידת שיירת המוות. מרבית מנהיגי האיחוד העממי ומנהיגי שמאל אחרים נעצרו והועברו למחנות מעצר מבודדים. מקומות כגון קוואטרו אלאמוס (Cuatro Álamos), וייה גרימאלדי (Villa Grimaldi), אצטדיון צ'ילה (Estadio Chile) והאצטדיון הלאומי בסנטיאגו הוסבו למחנות מעצר ומרכזי עינויים, וכך גם חברת הניטראט צ'קבוקו (Oficina Salitrera Chacabuco), אי דאוסון (Isla Dawson) שבפטגוניה, הנמל של פיסאגווה (Pisagua), ספינת הלימוד אסמרלדה (Buque Escuela Esmeralda) מחוץ לעיר הבירה ומקומות נוספים בכל רחבי המדינה. במהלך השנים הראשונות למשטר הדיכוי נרצחו בידי ה-DINA, השם שבו הייתה מוכרת מנהלת הביון הלאומית (Dirección de Inteligencia Nacional), המשטרה הפוליטית החשאית שהקים המשטר, כ-3,000 איש, ביניהם הזמר ויקטור חרה (Víctor Jara) והשר לשעבר חוסה טואה (Tohá). רבים מקורבנות אלו עודם בגדר נעלמים (desaparecidos). כמו כן, למעלה מ-35,000 איש היו נתונים לעינויים שיטתיים, למעלה מ-300,000 נעצרו בידי זרועות המשטר, ורבים אחרים נאלצו לגלות אל מחוץ לצ'ילה, ולעיתים נשלחו אחריהם מתנקשים, כמו אחרי קרלוס פראטס ואורלנדו לטלייה. הפרת זכויות האדם בידי משטרו של פינושה עוררה גינויים מצד מדינות שונות וכן מצד האו"ם.
בתחום הכלכלי קידם המשטר "פוליטיקה של הלם" (Política de Choque) על מנת להתגבר על המשבר הכלכלי ועל האינפלציה בת 300%. למטרה זו גייס המשטר את עזרתה של קבוצת כלכלנים צעירים שהוסמכו מטעם אוניברסיטת שיקגו, אשר יישמו את המודל הנאו-ליברלי של מילטון פרידמן. נערי שיקגו (Chicago Boys), כפי שכונו הכלכלנים, יישמו את משנתם בצ'ילה, וזו החלה בהלם ("שוק") כלכלי, שבמסגרתו צומצמה ההוצאה הציבורית הממשלתית ב-20%, כ-30% מעובדי הציבור פוטרו ממשרותיהם, מס הערך המוסף הועלה והונה של המערכת הלאומית לחיסכון והלוואה של צ'ילה (Sistema Nacional de Ahorro y Préstamo de Chile) הפכו לנזילים. כצפוי, בעקבות אמצעים אלו התמוטטה הכלכלה, צעד אותו החשיב פרידמן כהכרחי על מנת שזו תוכל להתחדש. הערך המוסף של המוצרים בשוק ירד, וגם הייצוא צנח בכ-40%, בעוד שהאבטלה עלתה לכדי 16%. האמצעים הכלכליים החלו לתת את אותותיהם בשנת 1977, כאשר הכלכלה החלה להתחזק והחל "בום" כלכלי, שזכה לכינוי "הנס של צ'ילה" (Milagro de Chile). האוליגרכיה קיבלה בחזרה לידיה נכסים ומפעלים שהוחרמו בידי ממשלת האיחוד העממי והשקעות חדשות קיבלו עידוד מצד גורמים פיננסיים בינלאומיים, כגון הבנק העולמי וקרן המטבע הבינלאומית, שהלוו סכומי עתק לממשלה. גם חברות בינלאומיות שנכסיהן הולאמו קודם לכן, ביניהן דאו כימיקלים, ITT ופיירסטון, קיבלו אותם חזרה לידיהם ושבו להשתתף בשוק הצ'יליאני. בשנים אלו הושלמו העבודות במטרו של סנטיאגו והחלה סלילתה של הקארטרה אאוסטרל.
בנצלה את שעת הכושר, עת מדינות רבות באמריקה הלטינית הונהגו בידי משטרים צבאיים, לקחה צ'ילה חלק במבצע קונדור, שהיה תוכנית משותפת של ארגוני ביטחון ומודיעים במדינות הקונוס הדרומי ובשיתוף סוכנות הביון המרכזית לשימוש בשיטות של טרור מדינתי (Terrorismo de Estado) כנגד "חתרנות" משמאל. אחד מאבות התוכנית היה ראש ה-DINA, מנואל קונטרראס (Contreras), אחד האנשים רבי העוצמה בצ'ילה באותן השנים. הקרבה בין מנהיגי המדינות, למשל עם הרודן הבוליביאני הגנרל אוגו באנסר (Banzer), אפשרה גם התקרבות דיפלומטית בין המדינות ולחתימתו של חוזה צ'ראנייה (Acuerdo de Charaña), שניסה לפתור את בעיית היעדר המוצא לים של בוליביה (Mediterraneidad de Bolivia) וחידוש הקשרים הדיפלומטיים בין המדינות.
בתחילה תמכו אדוארדו פריי מונטאלבה ומנהיגים נוצרים דמוקרטיים אחרים בהפיכה, אולם לאחר מכן הפכו למבקריה והצטרפו למתנגדי המשטר הצבאי. מנהיגי השמאל נעצרו או הוגלו. הכנסייה, שתחילה הביעה את הכרת תודתה לכוחות המזוינים על שהצילו את המדינה מסכנת המרקסיזם, הפכו גם הם למבקרי המשטר על רקע הדיכוי והרפורמות החברתיות והכלכליות.
חילופי עשורים (1978 - 1985).
1978 הייתה אחת השנים המשמעותיות ביותר עבור שלטונו של פינושה. ארצות הברית של אמריקה, שבמהלך השנים הראשונות תמכה במשטר, הפכה לאחת ממתנגדותיו העיקריות. אחת הסיבות העיקריות לכך הייתה ניסיון ההתנקשות באורלנדו לטלייה, שגלה באותה עת בוושינגטון. ג'ימי קרטר, שנכנס לתפקידו כנשיא ארצות הברית בשנה שקדמה לכך, החל במתקפה רבת עוצמה בשיתוף עם ארגונים בינלאומיים למען זכויות אדם והעביר ביקורת כנגד הצנזורה על אמצעי התקשורת ודיכוי האופוזיציה. בתגובה לביקורת קיים פינושה ב-5 בינואר 1978 משאל עם, על אף שלא קיים היה רישום מסודר של בעלי זכות בחירה, בו השתתפו, לפי הנתונים שסיפק השלטון, 5,349,172 איש. המצביעים התבקשו לציין אם הם תומכים או מתנגדים להצהרה הבאה: "
לנוכח התוקפנות הבינלאומית כנגד מולדתנו, אני תומך/תומכת בנשיא פינושה בפעולתו להגנה על כבודה של צ'ילה ומאשר מחדש את הלגיטימיות של שליט הרפובליקה על מנת שיוביל בצורה הקיצונית ביותר את תהליך מיסודה של הארץ." 4,012,123 הצביעו "כן"; 1,092,226 הצביעו "לא"; ואילו 224,923 הצביעו בפתק לבן או שקולותיהם נפסלו. לאור התהליך יוצא הדופן רבים הטילו ספק בנתונים אלו.