随后，葛福顺把韦睿三人的首级呈献给李隆基。李隆基在灯下仔细查看后，他和刘幽求等人一起从南门出了禁苑。钟绍京带着二百多名手持斧子锯子的工匠，紧随其后。李隆基让葛福顺带领左万骑去攻打玄德门，派李仙凫带着右万骑攻打白兽门。李隆基与二人约定，两军在在凌烟阁会师后，以大声鼓噪为号。很快，两路人马都顺利攻克城门，进入皇宫。半夜的时候，率兵守在玄武门外的李隆基，听到了宫内传来的鼓噪声。他随即带着钟绍京和羽林军入宫。
当时，有一部分南牙卫兵在太极殿守卫中宗的灵柩。他们听到鼓噪声后，迅速穿上铠甲，拿好武器，投入战斗，以此响应李隆基。
韦后完全不明白发生了什么事。在恐慌疑惑中，她慌慌张张地逃进了飞骑营。一名飞骑营的士兵发现了她，砍下她的头颅，献给了李隆基。安乐公主被一刀砍死的时候，她对着镜子，正在画眉。武延秀在肃章门外被砍了脑袋，内将军贺娄氏死在了太极殿的西边。
早先，上官婉儿推荐自己的表哥王昱，让他作了左拾遗。王昱曾劝过上官昭容的母亲郑氏，他说：“武则天死后，武氏一族势力不可能再恢复。现在婉儿把武三思作为自己的靠山，这是自取灭亡。希望姨母好好想想，劝劝婉儿！”于是，郑氏以此告诫上官婉儿，但是她根本听不进去。后来，太子李重俊起事，讨伐武三思时，曾到处找上官婉儿，要抓她。上官婉儿惊恐万分，这才明白了王昱曾经的劝告。从那以后，上官婉儿才死心塌地的跟着唐中宗。她和与安乐公主各成一派，发展自己的势力。中宗死后，上官婉儿起草遗诏的时候，立温王李重茂为太子，相王李旦辅政。但是后来，宗楚客和韦后等人改换了诏书里有关相王李旦的那部分内容。
当李隆基率军攻入皇宫时，上官婉儿带领宫人，打着灯笼迎接他。她把起草的遗诏底稿交给了刘幽求。刘幽求在李隆基面前替上官婉儿求情，但李隆基没有应允。最终，上官婉儿被李隆基在旗下砍了头。
殇帝即位后就住在宫中的太极殿。刘幽求说：“起事前大家曾约定过，事成之后，拥立相王称帝。现在不应该早点儿把这件事定下来吗？”李隆基闻言，赶忙制止他提及此事。李隆基下令清剿皇宫中，各宫各殿的韦氏族人。曾被韦后信任和重用的人也都一并处死。等到天快亮的时候，宫内外的局势都已稳定了。
第二天，李隆基出宫，去拜见自己的父亲，相王李旦。他对自己在事发之前，没有把真相告诉父亲的做法，向父亲叩头请罪。相王李旦上前抱住李隆基，哭着说：“这次，多亏你才保住了李唐的江山社稷，这都是你的功劳啊！”随后，李隆基请相王李旦入朝，辅佐殇帝，并亲自领兵前去迎接。
李隆基下令关闭所有宫门和京师的各城门，让万骑兵在长安城内，全面搜捕韦氏一族和党羽。在东市的北边，太子少保、同中书门下三品韦温被斩首示众。中书令宗楚客骑着一头黑驴，身着丧服，带着自己的弟弟宗晋卿一起化妆出逃。刚走到通化门，他就被城门守卫认了出来。城门的卫兵摘下他的孝帽，问他：“宗楚客，宗尚书就是您吧！”说完就拔刀砍下了他的脑袋。宗晋卿也被当场杀死。
相王李旦陪着殇帝来到安福门，慰问安抚京城的百姓。当年，赵履温为了讨好安乐公主，不断地为安乐公主修建府邸和园林，为此，赵履温几乎耗尽了国库的钱财。他甚至穿着宰相官服，把自己的脖子套在车辕上，为公主拉车。得知安乐公主被杀后，赵履温跑到安福门城楼下，手舞足蹈，高呼万岁。但是未等他的声音落地，他的脑袋就被接到李旦命令的万骑兵给砍掉了。由于赵履温曾屡次增派劳役，百姓早已对他恨之入骨。看到他被砍了脑袋，老百姓争着上前，割下他身上的肉。很快，赵履温就变成了一堆骨头。
秘书监汴王李邕的妻子是韦后的妹妹，御史大夫窦从的妻子也是韦后的亲属。于是，二人分别杀了自己的妻子，把首级呈给了相王李旦。在得知李隆基起兵发动宫变的消息后，左仆射、同中书门下三品韦巨源拒绝出逃避祸，他对家人说：“我身居高位，怎么能朝廷有难时，独自逃跑呢？”说罢，他便走到大街上。结果被兵士杀死，他死时已有八十岁。
韦后的尸体连同马秦客、杨均、叶静的首级被暴尸街头，以示民众。崔日用率兵前往京城南边的杜曲，诛杀居住在那里的韦氏家族其他成员。为了斩草除根，崔日用连婴儿也没放过。同在杜曲的有很多杜氏族人也被崔日用错杀了。
这一天，殇帝下诏，赦免天下的犯人。诏书说：“如今，妄图谋反叛逆的主要成员都已经伏法，不再追究剩余徒党的罪责。” 临淄王李隆基被改封为平王，统率万骑兵，并掌管内外闲厩事务。薛崇被赐封立节王。殇帝让钟绍京接任守中书侍郎一职，刘幽求升为守中书舍人，允许两人参与商议政务。麻嗣宗被任命为右金吾卫中郎将。到了这个时候，整个武氏家族的成员，或被诛杀或被流放，几乎灭族。留守洛阳的纪处讷和张嘉福，虽然逃出洛阳，但最终都被捕获斩首。
少帝派使臣携带皇帝的诏书，分别前往十道，安抚百姓。另外，派人到均州，安抚谯王李重福。同时，下令废除公主府中的所有官属。殇帝又下令，将朝廷中被韦后提拔的一些官员贬职出京。
二十三日，太平公主传达了殇帝的旨意，决定将皇位让给相王李旦。李旦拒绝了。殇帝对李隆基等众位皇族子弟任命了具体的官职。又任命黄门侍郎李日知和中书侍郎钟绍京为同中书门下三品。太平公主的儿子薛崇训升任右千牛将军。
李隆基身边有两个武艺高强的奴仆，王毛仲和李守德。平日里，这两人一直跟随在他身边，做贴身侍卫。当李隆基进入禁苑的时候，王毛仲没有露面，躲了起来。过了好几天，时局稳定之后，王毛仲才又回到李隆基身边。李隆基并没有处罚他，仍破格提拔他做了将军。
刘幽求对宋王李成器、平王李隆基说：“以前，相王就曾做过皇帝。在当时，就是民心所向。现在，民心动荡。皇室国家的事是头等大事。相王为什么要拘于小节，不早日登基呢？只有相王登基，才能让国家真正安定下来啊！”
李隆基回答道：“相王向来淡泊名利，什么事都不放在心上。他曾经做过皇上，但还是把皇位让了出去。更何况当今的皇上是相王的亲侄子，他怎么可能接任帝位呢？”
刘幽求说：“民意不可忽视，即便相王想置身事外，但也要考虑大唐的江山社稷啊！”
随后，李成器和李隆基前去拜见相王，就此事极力劝解。最终，相王答应重登皇位。
二十四日，太极殿中。相王李旦站在中宗的灵柩旁边，殇帝在大殿的东面就坐。太平公主问殿中的大臣们：“皇帝打算让出皇位，让相王即位，可行吗？”
齐幽求上前跪拜，答道：“陛下仁爱。在国家危难之时，陛下学尧舜禅位，把皇位让给相王，是大公无私之举。相王取代陛下，挑起江山社稷的重任，这是叔叔对侄子的爱护。”
于是，齐幽求依照殇帝的圣旨，让相王李旦继承了皇位。此时，殇帝还坐在龙椅上，太平公主对他说：“相王做皇帝是民心所向，你已经不能再坐在这把椅子上了！”说罢，就把殇帝拉下了龙椅。
相王即位，即唐睿宗。他亲自登上承天门，下令大赦天下。殇帝李重茂被回复了温王的爵位。