Ảnh hưởng của Ngô Đình Cẩn bắt đầu suy yếu đi sau khi anh trai của ông là Ngô Đình Thục được Tòa Thánh bổ nhiệm làm Tổng giám mục Tổng giáo phận Công giáo Huế. Sau khi nhậm chức, ông Thục tích cực truyền bá đức tin Công giáo, dẫn đến việc cấm treo cờ Phật giáo trong ngày lễ Phật Đản kỷ niệm ngày sinh của Phật Thích-ca Mâu-ni. Lực lượng quân đội tư nhân dưới trướng Ngô Đình Cẩn đã nã súng vào đám đông phản đối lệnh cấm để trấn áp khiến 9 người chết, góp phần kích động Biến cố Phật giáo năm 1963. Để đối phó mức độ của các cuộc biểu tình đang leo thang từng ngày, Chính phủ Việt Nam Cộng hòa đã buộc phải tiến hành trấn áp với mức độ tàn bạo ngày càng tăng. Mong muốn chấm dứt khủng hoảng và thiết lập lại trật tự, một nhóm tướng lĩnh quân đội dưới sự giúp đõ của chính quyền Mỹ đã tiến hành đảo chính lật đổ và hành quyết Tổng thống Diệm cùng cố vấn Ngô Đình Nhu vào đầu tháng 11 năm 1963. Ngô Đình Cẩn ban đầu được Bộ Ngoại giao Hoa Kỳ đề nghị cho phép tị nạn, nhưng đại sứ Henry Cabot Lodge Jr. sau đó đã yêu cầu nhân viên CIA, Lucien Conein, bắt giam ông Cẩn ở thủ đô Sài Gòn. Sau khi được bàn giao cho quân đội, ông đã bị tòa án chính phủ quân quản dưới trướng Dương Văn Minh kết án tử hình, y án và xử bắn vào tháng 5 năm 1964.