El-Baradei was in juni 2013 betrokken bij de staatsgreep die leidde tot de val van president Morsi. Hij onderhandelde samen met anderen met minister Al-Sisi over de coup. El-Baradei steunde het plan van het leger om Morsi af te zetten en stelde onder andere voor om het hoofd van het Constitutioneel Hof, Adly Mansour, tot waarnemend president te benoemen. Hij was aanwezig toen al-Sisi aankondigde dat Morsi was afgezet en de grondwet werd opgeschort. Op 6 juli 2013 kwam het bericht naar buiten dat hij was benoemd tot interim-premier. Na felle kritiek verklaarde president Mansour op 7 juli 2013 dat er nog geen officiële benoeming had plaatsgevonden. Uiteindelijk werd niet el-Baradei maar Hazem al-Beblawi benoemd tot interim-premier. El-Baradei werd zelf op 14 juli 2013 benoemd tot vicepresident. Toen op 14 augustus een protestkamp van aanhagers van de afgezette Morsi hardhandig werd ontruimd en de noodtoestand werd uitgeroepen stapte El-Baradei op als vicepresident omdat hij nog een vreedzame oplossing van het conflict zag. Hij verliet Egypte en vestigde zich weer in Wenen. In zijn vaderland werd hij vervolgd wegens hoogverraad.