奕訢一回到北京，立即暗中紧锣密鼓地为政变作各种准备，尤其加紧做好军事布置。当时，清廷的嫡系武装共有两支，分别控制在僧格林沁和胜保手中，他们都与肃顺嫌隙甚深，咸丰帝死后都无条件地站在皇太后和奕訢的一边。咸丰帝一死，胜保即自行带兵回京，经与奕訢密商之后，赴热河祭奠咸丰帝，并乘机在京畿一带和北京、热河之间沿途布防。奕訢还以太后命令示步军统领、神机营都统和前锋、护军统领，以把这些京城武装控制起来，为己所用。在此之前，手握重兵的僧格林沁早已不顾当时的政治体制，一再坚持奏折必书“伏乞皇太后、皇上圣鉴”字样，公然与肃顺等人对抗，表示自己坚定拥护皇太后的立场。而此时，统领湘军——大清国战斗力最强的一支军队的曾国藩，面对风雨欲来的政治局势，显示出一种惊人的沉默，只是闪烁着他那双深邃的、他人永远也猜不透的眼睛，静观着时局的风云变幻。肃顺的亲信、时称“肃门七子”之一的王闿运多次企图拉拢他，希望得到他的支持，曾国藩都不为所动。至此，肃顺完全陷于孤立无援的境地。
有了胜保、僧格林沁的武力作强大的后盾，奕訢等人谋划的政变已是“万事俱备，只欠东风”。然而，此时肃顺等人却全然不知自己已成他人刀俎之上的鱼肉，依然得意忘形。自以为顾命制度既符合祖宗家法，又为大行皇帝遗诏所定，其合法性已不容置疑。奕訢则一再以软弱谦卑之态麻痹肃顺等人，肃顺等人果然上当，毫无察觉。同时奕訢通过心腹曹毓瑛的通风报信，对热河那边的风吹草动了如指掌。曹毓瑛本是肃顺的心腹，被肃顺任为军机处领班章京，参与机要。后因咸丰帝拟增一军机大臣上学习行走，按序理应曹毓瑛担任，但是肃顺却安排了焦佑瀛。曹毓瑛明表谦让，却心怀怨恨。后见肃顺等人与奕訢集团有矛盾，其权位难保长久，于是改换门庭，投靠奕訢，现在正是他立功和向奕訢表示忠心的时候。
正当慈禧和奕訢磨刀霍霍的时候，肃顺等人又犯下了一个致命的错误，更进一步把自己推向了死亡之神。当时，端华系步军统领，统率在京八旗步军和在京绿营马步军三万人，掌京师九门管钥，身居要职，举足轻重。载垣兼銮仪卫掌卫事大臣、上虞备用处管理大臣之职，掌管皇帝的侍卫队与仪仗队，负有随侍皇帝渔猎、率领三旗侍入值之责，肃顺兼任响导处事务大臣，掌管着一支皇家侦察部队。这就是说，端华、载垣、肃顺统领着京城和皇帝的主要安全保卫力量。可是，他们三人见慈禧被迫退让，奕訢对赞襄制度也不敢提出异议，遂认为大局已定，无人能撼动他们的权位，于是，以“差务较繁”为由，一起辞去上述要职。他们也许是为了表明他们专心致力于摄政事务，不敢包揽一切，以取得太后的信任和支持而作出的一个姿态。但这正是皇太后尤其是慈禧求之不得的，遂以两宫太后的名义同意了他们的请求。慈禧非常精明，在委任奕訢同党瑞常等接任步军统领等职的同时，又特地委派端华暂署行在步军统领，以防肃顺等人起疑。这样，肃顺等人手中仅有的一点兵权也丢了，他们离死亡又靠近了一大步。
九月二十三日（10月26日），是咸丰帝灵柩回京的日子。咸丰帝仓皇出逃的时候，万万没有想到自己永远不会再回到他从小生长的、以前从未离开过的皇宫。现在，他安静地躺在那方豪华的灵柩之中，人们很快开始淡忘他。如果他在天有灵，想必也会感到可悲可叹吧？
不知是肃顺等人的确命该如此，还是着实蠢到了家，以至于一错再错，他们安排载垣等随同两太后和小皇帝在避暑山庄丽正门外跪送咸丰帝灵柩启程返京，然后从间道先行，提前赶回京师，这样，圣体不至过于劳累，便于灵驾到京后，皇上在东华门外跪迎。而肃顺、仁寿、奕譞、陈恩孚、宋晋等人，则护送咸丰帝笨重的灵柩，从大道缓缓而行。睿亲王仁寿、醇郡王奕譞是皇太后的人，他们暗中监视着肃顺派的一举一动。这一安排又正中慈禧下怀，她抓住这一至关重要的机会，选用快班轿夫、日夜兼程，提前四天赶到北京，为发动政变赢得了宝贵的时间，使政变更加稳操胜券。而八位赞襄大臣分散两处，载垣、端华等人不见肃顺，等于失去灵魂，遇事没有主张；肃顺一人在后慢行，遇事孤掌难鸣，也无能为力。肃顺等人也许还在尽情享受着驾驭最高权力的神气、满足、得意等快感，却浑然不觉慈禧和奕訢已经把刀架到他们的脖子上了。
据说，肃顺等人在返京途中也曾密谋过兵变，令载垣等人在途中将慈禧杀掉。但慈禧早有准备，命荣禄率兵迎驾，预防载垣暗下毒手，结果载垣没敢动手。
咸丰十一年九月二十八日（1861年10月31日），两宫太后和小皇帝一行到达京郊，恭亲王奕訢出城迎接。当天，两宫太后在郊外宿次召见了奕訢，双方开始为政变做最后一项准备。那就是密商政变后的政治体制，也就是权力如何分配的问题。这时，肃顺等人的败局已定，垂帘听政势在必行，而奕訢呢，这位曾经与皇位擦肩而过的皇子，如今已是功高盖世，众望所归，手握实权。他早已盯上了这一次难得的争权机会，但不好直接提出。于是，他便策动其亲信、手握重兵的胜保上了《奏请皇太后亲理大政并另简近亲王辅政折》。
胜保奏折首先就赞襄政务王大臣的不合法性进行了抨击。他说，肃顺等人辅政，是以他们自己代写的圣谕为依据，而且当时，先皇已是弥留之际，近支亲王多不在侧，所以未能择贤而任之，这是先帝的未竟之志。而现在，嗣圣既未亲政，太后又不临朝，谕旨尽出于八大臣。他们已开矫窃之端，大失臣民之望，如果循此不改，一切发号施令，真伪不分，这样，不独天下人心日行解体，恐怕外国人闻之，也觉于理不顺，势必招致天下大乱。胜保的此番议论，等于将肃顺等人置于矫诏窃权的位置上，这对他们无疑是致命的一击。
接着，胜保在奏折中又引经据典，论证垂帘听政和亲王辅政多有先例，而且合情合理。当务之急，应该因时制宜，不应拘泥细枝末节。
最后，胜保明确主张：“为今之计，非皇太后亲理万机，召对群臣，无以通下情而正国体；非另简近支亲王佐理庶务，尽心匡弼，不足以振纲纪而顺人心。”
从胜保奏折的内容可以看出，胜保为政变成功后设计的政治体制，实质就是皇太后听政与近支亲王辅政相结合，太后听政其名，亲王辅政为实。至于肩负辅政重任的近支亲王，在胜保等人的眼中，自然非恭亲王奕訢莫属。从后来的事态发展来看，慈禧的目标是代行君权，个人专政，其内心深处并不想接受这种政治体制，但他不得不依靠掌握朝廷实权、具有崇高威望的奕訢和手握重兵的胜保，于是不得不暂且答应下来。
二十九日（11月1日），太后一行进城，留京文武官员身着缟素跪迎于道路两旁。銮驾回到大内皇宫，奕訢立即密陈在京政变部署情况，两宫太后听了颇为放心。
三十日（11月2日），两宫太后在宫中召见奕訢、文祥、桂良、贾桢、周祖培等人。慈禧面对众人，一把鼻涕一把泪，斥骂肃顺等八大臣大逆不道、飞扬跋扈、图谋不轨的种种罪行，众大臣愤慨无比。周祖培说：“何不重治其罪？”
慈禧顺水推舟：“彼为赞襄王大臣，可径予治罪乎？”
周祖培答道：“皇太后可降旨先令解任，再予拿问。”
说到这里，慈禧确信留京大臣对诛杀肃顺等人毫无异议之后，随即抛出早在热河期间就由醇郡王奕譞拟好的谕旨，交给恭亲王奕訢，当众宣示。核心意思有两点：一是要求王公大臣等妥议皇太后亲理大政并另简亲王辅政；二是宣示八位赞襄政务大臣的种种罪行，谕令解除他们的一切职务。
刚宣读完毕，恰逢载垣、端华进宫上朝，见奕訢等王大臣竟在殿内，非常诧异，大声质问：“外廷臣子，何得擅入？”奕訢答道：“有诏。”载垣、端华就更摸不着头脑了，毫不客气地责备两宫太后不该召见奕訢等人。太后大怒，立即传下另外一道谕旨，奕訢当场宣示：“将载垣、端华、肃顺革去爵职拿问，交宗人府会同大学士六部九卿翰詹科道严行议罪。”载垣、端华听罢如坠云雾之中，厉声斥问：“我辈未入，诏从何来？”奕訢不与理会，一声令下，一群侍卫将其拿下，押到宗人府看管起来。
随后，两宫太后又以小皇帝的名义，火速发出密旨，命令正在回京路上监视肃顺的睿亲王仁寿、醇郡王奕譞相机擒拿肃顺，押解回京，交宗人府听候议罪。此时，护送灵柩的肃顺才行至密云县。监视他的仁寿、奕譞接到驰送而来的密旨，连夜率兵赶去，在卧室中将其拿获。肃顺这才如梦方醒，跳骂道：“悔不该早治此婢！”押至宗人府，碰见载垣、端华二人，肃顺怒道：“若早从吾言，何至有今日！”二人无可奈何，答道：“事已至此，还说什么！”
这样，慈禧和奕訢集团经过紧密的配合和周密的部署，取得了政变的成功。
十月初六（11月8日），恭亲王奕訢等人公同会议八大臣八条罪状，而后，扔下两条白绢，令载垣、端华自尽。肃顺则被无帷小车押赴刑场处决，在通往刑场的大街上，人山人海，熙熙攘攘，人群中有人高喊道：“肃顺，也有今天啦！”于是人们纷纷以瓦砾泥土掷之，肃顺白白胖胖的面目很快就模糊不可辨别了。此人是条硬汉，行刑之前一路破口大骂，刑场上不肯下跪，刽子手用刀柄敲断他的两条腿，方才跪下。随着刽子手的鬼头大刀在空中划过一道银亮弧线，肃顺人头落地。接着，奕訢等王大臣会议提出将景寿、穆荫、匡源、杜翰、焦佑瀛五人革职，发配新疆效力。
此外，慈禧和奕訢进一步肃清余党，将陈孚恩、黄宗汉、刘昆、成琦、德克律太等人革职，将太监杜双奎、袁添喜、王庆喜等发往边远地区充官兵奴仆。
此外，慈禧和奕訢非常清醒地知道，肃顺、载垣、端华掌权多年，其党羽遍布六部九卿，至于依附逢迎、巴结讨好者，在京师内外文武百官中，更是大有人在，但如果一一追究，广为株连，势必弄得人人自危，风声鹤唳，不利于笼络人心，稳定政局。为此，慈禧、奕訢在处死载垣、端华、肃顺之后，连下三道上谕，宣布其既往不咎之意，但内含肃杀之气，意在告诫宗室王公、文武百官，不得抗拒垂帘，否则肃顺等人前车俱在，必将严惩不怠。
二十九日，军机处将所查抄的肃顺家产账目及其来往书信，全部当众销毁。至此，人心大定。
辛酉政变，无疑具有重要的历史转折意义。它在咸丰帝驾崩之后迅速爆发，是当时积蓄已久的统治阶级内部矛盾激化的结果。咸丰时期，古老帝国面临前所未有的内忧外患，年轻的咸丰帝力图振兴，迫切希望通过严刑峻法，大刀阔斧地改变统治阶级内部文恬武嬉、因循不振的衰败局面，而载垣、端华、肃顺等人迎合咸丰帝的旨意，惟严是尚，骄横跋扈，屡兴大狱，打击排斥一大批军机大臣和部院大臣，造成了官僚队伍的分裂，朝内人人自危，朝外民怨沸腾。第二次鸦片战争期间，奕訢借议和之机迅速崛起，形成了以他为首，以文祥、桂良、宝鋆、胜保等人为核心的可以和肃顺集团相抗衡的政治集团。咸丰帝驾崩前夕，肃顺先是力阻回銮，继而造谣蛊惑，挑拨离间，蒙蔽皇帝，造成两个政治集团之间的矛盾冲突如箭在弦、一触即发。咸丰驾崩，政变旋即爆发，势所必然。
政变之所以不经周折而迅速取得成功，很大程度上是取得了绝大多数大臣的拥护和支持。政变之后，统治集团内部的关系得到协调，有利于政权、政局和人心的稳定，因此新的政权得到京城内外官绅、各国外交人士的广泛拥护，如曾国藩、李鸿章叹服政变为“自古帝王所仅见”之“英断”；吴云说政变后，“朝端肃清，政化一新”；英国公使普鲁斯更是欣喜地向本国报告：“大家认为其表现最有可能和外国人维持友好关系的那些政治家掌握政权了。”对大清帝国新的政权显然充满期待之情。
辛酉这年，奕訢正值而立之年，慈禧27岁，慈安26岁。这样几位正值盛年、精力充沛、头脑敏捷、思想新锐的年轻人夺取最高统治权，他们将开拓老大帝国新的发展方向。
十月初五日，内阁公布取消肃顺等所定“祺祥”年号，代之以“同治”年号，决定以明年为同治元年。
