Da tiden for kuppet mot Struensee nærmet seg ble Rantzau en av deltakerne i dette. Han hadde etter hvert gått langt i sin kritikk av regimet. Det kan se ut som den avgjørende saken var at han ikke hadde fått hjelp av Struensee i en affære han hadde gående med sine kreditorer; kreditorene fikk tillatelse til å ta utlegg i hans eiendommer. Dagene forut for kuppet var slitsomme dager for Rantzau for han klarte ikke å bestemme seg for hvem han skulle forråde. Det er blitt sagt at han gikk på besøk til Struensees bror Carl August Struensee for å avsløre planene for ham, men at denne ikke var hjemme slik at han bare fikk lagt igjen en beskjed. Selve kuppnatten ble han hentet av Køller-Banner ved 3–tiden. Det kan virke som han prøvde å slippe fra å delta i den mest risikable delen av kuppet ved å henvise til sin dårlige helse. Køller-Banner fikk han båret i en bærestol over Marmorbroen opp til slottet. Under selve kuppet var han først med inn på Christian VIIs gemakker for å få han til å underskrive fullmakter og arrestordre. Etterpå hadde han som oppgave å arrestere dronning Caroline Mathilde. Han skal ved denne anledningen ha utvist ualminnelig uforskammethet.