16일 새벽 4시경, 서울시내 용산방면과 중심지에서 요란스러운 총성과 함께 군사쿠데타가 일어났다. 쿠데타를 일으킨 박정희 세력은 오전 5시에 서울중앙방송국을 통해 “국가의 행정·입법·사법 3권을 완전히 장악하고 이어 군사혁명위원회를 조직하였다”고 발표하였다. 이는 군사혁명위원회 의장 장도영의 이름으로 공표되었다. 오전 6시에는 청와대를 비롯하여 정부 각 기관과 치안국 및 방송국을 접수하고 부산·대구·대전·광주 등 전국 각 주요도시를 장악했다고 발표하였다. 군사혁명위원회는 “부패하고 무능한 장면정권과 기성 정치인들에게 더 이상 국가와 민족의 운명을 맡겨둘 수 없다고 단정하고 백척간두에서 방황하는 조국의 위기를 극복하기 위해” 궐기하였다고 쿠데타의 목적을 밝혔다. 군사혁명위원회는 또한 반공·유엔 헌장 준수 등 여섯 가지 항목으로 쿠데타의 목표를 설명한 뒤, 목표를 완수하면 언제든지 참신하고 양심적인 정치인들에게 정권을 이양하겠다고 말하였다.『조선일보』 1961. 5. 16 석1면 ; 『동아일보』 1961. 5. 16 호외, 석1면. 5.16군사쿠데타는 쿠데타 지휘본부인 제6관구 사령부(영등포 소재)에 박정희를 비롯한 주동자들이 집결한 밤 12시경에 시작되었다. 박정희 세력은 해병대를 비롯하여 육군 제1공수단, 제30사단, 제33사단, 제6군단 포병단, 제6군단 사령부 등을 주력으로 하고, 장교 250명, 사병 3,500여 명의 병력을 동원해서 군사쿠데타를 일으켰다. 한편 5.16 군사쿠데타는 이미 군 수뇌부에 정보가 새어나갔다. 당시 육군참모총장이었던 장도영은 서울지구 방첩부대에 임시지휘본부를 설치하고 쿠데타에 동원될 30, 33사단 병력이 출동하지 못하도록 하였다. 장도영은 해병대가 한강다리를 향해 진격한다는 보고를 받은 후에 육군본부 헌병대로 하여금 다리를 지키게 하였다. 그러나 장도영은 헌병대에 중화기 무장이 아닌 카빈소총으로 쿠데타세력을 진압하도록 했고, 심지어 다리 위에 차 한 대가 지나갈 수 있도록 하라는 명령도 내렸다. 결국 새벽 3시 20분경 한강 인도교에서 해병대와 육군본부 헌병대 사이에 총격전이 벌어져 헌병 2명이 사망하고 10여명이 부상을 당하였다(강준만, 『한국현대사산책』 1960년대편 1권, 인물과사상사, 2004, 262-266쪽).
