A gorbacsovi reformokkal elégedetlen erők hosszabb ideje készültek a leszámolásra, amelyet a Vlagyimir Krjucskov vezette Állambiztonsági Bizottság (KGB) szervezett meg. A hatalomátvételi kísérletre egy nappal azelőtt került sor, hogy megkezdték volna a recsegő-ropogó Szovjetunió egyben tartását szolgáló, a központnak kevesebb jogot biztosító új szövetségi megállapodás aláírását. (Hat tagköztársaság, köztük a három balti állam megtagadta az új alapokra helyezett államhoz való csatlakozást.)

A Krímben üdülő Gorbacsovot augusztus 18-án házi őrizetbe helyezték, a teljhatalmat másnap a GKCSP vette át, Moszkvában páncélosok vonultak az utcákra. A GKCSP nyolc tagja Gennagyij Janajev szovjet alelnök, Valentyin Pavlov kormányfő, Oleg Baklanov, az Szovjetunió Kommunista Pártja (SZKP) Központi Bizottsága Politikai Bizottságának tagja, Vlagyimir Krjucskov, a KGB elnöke, Dmitrij Jazov védelmi miniszter, Borisz Pugo belügyminiszter, Vaszilij Sztarodubcev, a Parasztszövetség elnöke és Alekszandr Tyizjakov, az állami vállalatok szövetségének elnöke volt.

A puccsisták mellé azonban csak kevesen álltak. Oroszország parlamentje általános sztrájkra hívott fel az "alkotmányellenes, reakciós államcsíny" ellen, Borisz Jelcin orosz elnök pedig bejelentette, hogy átveszi az ellenőrzést az Oroszországi Föderáció felett. Augusztus 19-én este sztrájkba léptek a szénbányászok, az éjszaka folyamán hatalmas tömeg gyűlt össze az orosz parlament, a Fehér Ház épületénél, amelynek védelmére katonai egységek is érkeztek. A következő napokban szinte minden szovjet nagyvárosban puccsellenes tüntetések zajlottak.

A végjátékot az augusztus 21-én hajnalban az orosz parlament épületénél kirobbant, három halálos áldozatot követelő lövöldözés jelentette. Az orosz törvényhozás aznapi rendkívüli ülésén Jelcin már azt jelentette be, hogy a puccsisták elmenekültek, másnap le is tartóztatták őket. A kiszabadított Gorbacsov augusztus 22-én érkezett vissza Moszkvába, de teljesen megváltozott körülmények közé.

A puccs idején ugyanis megindult a Szovjetunió széthullása: augusztus 20-án és 21-én Észtország és Lettország parlamentje deklarálta a függetlenséget, majd szeptemberre a szovjet tagköztársaságok túlnyomó része kinyilvánította állami önállóságát. A központ addigi hatalmi, politikai és gazdasági jogosítványait fokozatosan az egyes köztársaságok vették át, ezzel megszűnt az össz-szövetségi szervek létalapja. Mihail Gorbacsov augusztus 24-én lemondott az állampárt, az SZKP főtitkári tisztségéről, a Központi Bizottságot feloszlatta. Augusztus 29-én a Legfelsőbb Tanács felfüggesztette az SZKP tevékenységét, és a pártvagyont állami kézbe vették.

A puccskísérlet megmutatta, hogy a Gorbacsov 1985-ös hatalomra kerülésével megkezdődött reformok eleve kudarcra voltak ítélve. Az önmagát túlélt rendszer megreformálhatatlannak bizonyult, de a peresztrojka és glasznoszty által elindított folyamatokat nem lehetett visszafordítani. A kommunista párt által uralt Szovjetunió megőrzésére szervezett puccskísérlet paradox módon felgyorsította a szétesést. Az 1922 decemberében alakult Szovjet Szocialista Köztársaságok Szövetsége 1991. december 8-án megszűnt. Helyére az Oroszország, Ukrajna és Fehéroroszország által létrehozott Független Államok Közössége (FÁK) lépett, amelyhez a következő hetekben 11 volt szovjet tagköztársaság csatlakozott. A már nem létező Szovjetunió államfői tisztségéről Mihail Gorbacsov 1991. december 25-én mondott le.

A puccs szervezői közül Borisz Pugo belügyminiszter letartóztatása előtt öngyilkos lett, amiként Szergej Ahromejev marsall, Gorbacsov katonai főtanácsadója is. A többiek ellen augusztus 27-én vádat emeltek hazaárulás miatt, a GKCSP tagjain kívül köztük volt Oleg Senyin KB-titkár, Valerij Bolgyin, az elnöki iroda vezetője, Jurij Plehanov altábornagy, a KGB őrszolgálatának parancsnoka, Vlagyimir Grusko és Gennagyij Agajev, a KGB elnökhelyettesei és a puccs "főideológusának" tartott Anatolij Lukjanov, a szovjet parlament elnöke. A vádlottak azzal védekeztek, hogy a szakadék felé rohanó Szovjetuniót kívánták megmenteni, szerintük Gorbacsov tudott a tervükről, és annak sikere esetén csatlakozott volna hozzájuk.

Az 1993 áprilisában kezdődött pert, amelyben a hatalom megszerzésére irányuló összeesküvés és hazaárulás volt a vád, több ízben elhalasztották. 1994 februárjában az orosz alsóház, a Duma amnesztiában részesítette a vádlottakat, az eljárást, amely az ügyészség törvényességi óvása után folytatódott, május 10-én szüntette meg véglegesen a Legfelsőbb Bíróság katonai kollégiuma. A bírósági procedúrához egyedül Valentyin Varennyikov tábornok, a szárazföldi erők egykori parancsnoka ragaszkodott, akit augusztusban felmentettek a vád alól. Gorbacsov ezt rezignáltan csak így kommentálta: a jövőbeni orosz puccsok szervezői biztosak lehetnek abban, hogy vagy amnesztiában részesítik őket, vagy a bíróság felmenti őket a vád alól.