«بیستم مرداد ۱۳۳۲ نتایج رفراندوم که در آن مردم ایران با اکثریت بالایی به انحلال مجلس هفدهم رای داده بودند، اعلام شد. روز بعد محمدرضا شاه و همسرش، بر خلاف قرار قبلی با روزولت، مبنی بر صدور فرامین عزل مصدق و نخستوزیری زاهدی به کلاردشت پرواز کردند. ۲۲ مرداد روزولت سرهنگ نعمتالله نصیری، فرمانده گارد سلطنتی را به کلاردشت فرستاد تا فرامین مورد نظر را از شاه بگیرد. در حالی که مصدق سرگرم اقدامات لازم و ضروری برای بقای خود بود، انگلستان و آمریکا با ایادی دربار پهلوی، دست به هم داده، نقشه سرنگونی حکومت را طراحی و آماده اجرا کرده بودند.
روز بعد نصیری با دو برگ کاغذ سفید مارکدار که شاه ذیل آن را امضا کرده بود به تهران آمد و یکسره نزد رحیم هیراد، رییس دفتر مخصوص شاه رفت و از قول شاه به او تکلیف کرد که متن یادداشت از پیش نوشته را که قلم خوردگی هم داشت، روی کاغذ مارکدار امضا شده، از طرف شاه بنویسد. یکی از این یادداشتها که به خط نصیری بوده، عنوان عزل مصدق را از نخستوزیری داشته و یادداشت دیگری که نویسنده آن شناخته نشده، فرمان انتصاب نخستوزیری بوده که نام او در یادداشت مزبور قید نشده بود. نصیری از قول شاه به هیراد میگوید: «اسم سرلشکر زاهدی را بنویسد.» فرمان عزل مصدق پس از صدور، تاریخ نداشته و به توصیه سرلشکر زاهدی، تاریخ آن ۲۴ مرداد قید میشود. تاریخ فرمان نخستوزیری زاهدی نیز ۲۲ مرداد بوده است. بدین ترتیب بین روزهای ۲۲ تا ۲۴ مرداد دو نخستوزیر در مملکت حضور داشتهاند!
پس از نوشتن مطالب یادداشتها در بالای امضای شاه، آنها به نصیری تحویل داده میشود و او در ساعت یازده شب فرمان نخستوزیری زاهدی را به مخفیگاه او در باغ مصطفی مقدم در اختیاریه میبرد و تحویلش میدهد. بر اساس طرح اجرایی کودتا قرار بر این بود که عملیات در ساعت ۲۳ روز ۲۲ مرداد شروع شود ولی موفق به جمعآوری همه افسران دستاندرکار نمیشوند و برنامه به شب ۲۴ مرداد موکول میشود. نصیری تعویق اجرای برنامه را به سرهنگ کسرایی، افسر گارد سلطنتی که در کلاردشت همراه شاه بوده، بهوسیله تلگرام خبر میدهد.
اردشیر زاهدی پس از دریافت فرمان نخستوزیر، بهوسلیه تلفن، جمعی از همکاران خود را دعوت میکند که در ساعت هفت صبح ۲۴ مرداد در مخفیگاهش (باغ مقدم) حاضر شوند. به نوشته زاهدی، از ساعت شش و نیم صبح جمعی از همکاران و همفکران او و پدرش در محل حضور پیدا کردند. در این جلسه زاهدی انتصاب خود به نخستوزیری از طرف شاه و عزل مصدق را به حاضران اطلاع میدهد. قرار میشود نصیری فرمان عزل مصدق را در ساعت یازده تا یازده و نیم به او ابلاغ کند. زاهدی در پایان آن روز مخفیگاه خود را تغییر میدهد و در انتظار اقدامات سرهنگ نصیری، فرمانده عملیات کودتا و مامور ابلاغ حکم عزل مصدق و احتمالا دستگیری او میماند.
سرهنگ نصیری فرمانده واحد گارد سلطنتی نامه شاه مبنی بر عزل مصدق از نخستوزیری ایران را در ۲۵ مرداد سال ۱۳۳۲ به خانه او میرساند که توسط ماموران محافظ دستگیر و بازداشت شد و چند ساعت بعد، شاه پس از اطلاع از ماجرا، با همسر خود ثریا از طریق فرودگاه کلاردشت با هواپیمای اختصاصی به صورت فرار از کشور خارج شد و به بغداد رفت، زیرا که واحد گارد او خلع سلاح و دستور احضار سرلشکر بازنشسته فضلالله زاهدی و جمع دیگری داده شده بود. جمعآوری عکسهای شاه از ادارات دولتی آغاز میشود. مطابق قانون اساسی مجلس باید نخستوزیر تعیین میکرد، نه شاه. بنابراین عمل شاه غیر قانونی اعلام شد.
فاطمی، وزیر خارجه وقت، خروج بدون اطلاع شاه از کشور را «فرار» اعلام کرد و به نمایندگیهای ایران در کشورهای دیگر دستور داد سراغ شاه نروند، زیرا که او یک فراری است و سمتی ندارد. در پی اعلام خروج شاه از کشور، فضای کشور ملتهبتر از قبل بود. مردم به خیابانها ریختند و مجسمههای محمدرضا شاه و پدرش را پایین آوردند. مصدق باید به سرعت تصمیم میگرفت و با قاطعیت عمل میکرد. چارهای جز آوردن مردم به خیابان و نمایش قدرت در مقابل مخالفان نبود. این کار به جسارت پذیرش خطر نیاز داشت. مصدق نه به توصیه برخی یارانش که خواهان اعلام جمهوری بودند، اعتنایی کرد و نه به اصرار کسانی چون خلیل ملکی که به آوردن مردم به خیابان و بر عهده گرفتن رهبری آنها اصرار داشت، توجهی نشان داد. در سایه تردید و عدم قاطعیت مصدق و بیتکلیفی هواداران، کودتایی نه چندان پیچیده، دولت ملی را سرنگون کرد؛ کودتایی که آشکارا از حمایت آمریکا، انگلیس و متحدان داخلی آنها برخوردار بود. چند ماه بعد مصدق در دادگاهش احساس خود را چنین بیان میکند: «از آن چه کردهام و یکی از آنها عدم تسلیم بود تا هدف ملت ایران از بین نرود، بسیار راضی و خشنودم والا من هم مثل دیگران میشدم که نه از خود اسمی و نه از هدف ملت ایران سخنی در میان بگذارند.»