Một số tướng lĩnh do trung tướng Dương Văn Minh đứng đầu, đã quyết định đảo chính tổng thống. Chiến xa và những đoàn quân hùng hậu được các tướng phe đảo chính đưa về bao vây và tấn công dinh Độc Lập. Khi cuộc đảo chính ngày 1 tháng 11 năm 1963 xảy ra, phủ tổng thống phát lệnh khẩn điều động những đơn vị trung thành tức tốc về bảo vệ dinh, trấn áp lực lượng đảo chính, Phi cũng có mặt trong số binh sĩ này. Anh nghĩ rằng súng anh cầm chỉ nhả đạn vào quân thù, không thể bắn vào những người cùng hàng ngũ, nhiệm vụ anh là hướng mũi súng về phía trước trấn giữ đất nước. Mãi theo đuổi dòng suy nghĩ, Phi mất cảnh giác nên trúng đạn của một tay súng phía bên lực lượng đảo chính, đạn ghim vào cánh tay. Bị thương khá nặng, Phi cố gắng bò lê về nơi ở của Liên, gọi cửa.