Da han vendte tilbake til Vietnam var han militær rådgiver for Diệm i årene 1962-1963. Da Minh ble underrettet om at de ikke hadde noe imot at den upopulære Diệm ble fjernet, var Minh landets nest høyeste general, og han ledet kuppet mot Diệm 1. november 1963. Dagen etter ble Diệm og broren Ngô Ðình Nhu henrettet av Minhs livvakter. Minh overtok makten som leder av en militærjunta 6. november. Han fikk på denne tiden sterk amerikansk støtte. 30. januar 1964 ble han imidlertid avsatt av general Nguyễn Khánh, som mente Minh ikke hadde nok fokus på kampen mot Vietcong.