นิธิ เอียวศรีวงศ์ ได้วิเคราะห์ว่า การที่สมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรีทรงประกอบพระราชกรณียกิจแปลกไปจากพระมหากษัตริย์กรุงศรีอยุธยา ทำให้พระองค์ทรงถูกมองว่าไม่เคารพต่อขนบธรรมเนียมดั้งเดิม[13] และถูกกลุ่มชนชั้นสูงต่อต้าน ข่าวลือการเสียพระสติของสมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรีถูกแพร่ออกไปเพื่อสร้างประโยชน์ทางการเมืองให้กับกลุ่มผู้ต้องการโค่นล้มพระองค์จากพระราชอำนาจ[14] กลุ่มชนชั้นสูง (ไม่รวมราษฎรสามัญ) ได้รับความเดือดร้อนจากความประพฤติของสมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรี[13] พระองค์ยังได้สร้างความไม่ประทับใจให้กับฝ่ายของพระองค์เองอีกด้วย[7] ท้ายที่สุดแล้วสมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรีก็ไม่สามารถรักษาพระราชอำนาจต่อไปได้ กลุ่มที่สืบเชื้อสายมาจากตระกูลขุนนางภายใต้การนำของพระยาจักรีจึงรัฐประหาร[15]

ในบทความ "ชำแหละแผนยึดกรุงธนบุรี" เขียนโดยปรามินทร์ เครือทอง ได้ลำดับเหตุการณ์รัฐประหารไว้ว่า:

แผนรัฐประหารเริ่มขึ้นเมื่อราว พ.ศ. 2324 ระหว่างการปราบปรามจลาจลในเขมร สมเด็จเจ้าพระยามหากษัตริย์ศึกทราบข่าวความไม่ปกติในกรุงธนบุรี จึงให้พระยาสุริยอภัยผู้หลานมาคอยฟังเหตุการณ์อยู่ที่เมืองนครราชสีมา[16] เวลาเดียวกัน สมเด็จเจ้าพระยามหากษัตริย์ศึกก็ลอบทำสัญญากับแม่ทัพญวน ฝ่ายแม่ทัพญวนก็ให้กองทัพญวน-เขมรนั้นล้อมกองทัพกรมขุนอินทรพิทักษ์ไว้[17]

แรมเดือน 4 พ.ศ. 2325 ขุนแก้ว น้องพระยาสรรค์, นายบุนนาค นายบ้านในเขตกรุงเก่า และขุนสุระ นายทองเลกทองนอก ทั้งสามได้คิดก่อการปฏิวัติขึ้น โดยรวบรวมกำลังพลจำนวนหนึ่งไปสำเร็จโทษสมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรี และถวายราชสมบัติให้แก่สมเด็จเจ้าพระยามหากษัตริย์ศึก ฝ่ายเจ้าเมืองอยุธยา พระอินทรอภัย หนีรอดมาได้ กราบบังคบทูลต่อสมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรี พระองค์จึงให้พระยาสรรค์ขึ้นไปปราบ แต่ภายหลังได้กลายเป็นแม่ทัพยกมาตีกรุงธนบุรี[18]

เมื่อวันที่ 9 มีนาคม พ.ศ. 2325 ทัพพระยาสรรค์ได้เข้าล้อมกำแพงพระนคร รบกับกองทัพซึ่งรักษาเมืองจนถึงเช้า ครั้นรุ่งเช้า สมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรีบัญชาให้หยุดรบ พระยาสรรค์ก็ถวายพระพรให้ผนวช[19] สมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรีก็ทรงออกผนวชเมื่อวันที่ 10 มีนาคม พ.ศ. 2325 วันรุ่งขึ้น พระยาสรรค์ก็ออกว่าราชการชั่วคราว

แต่มาภายหลัง พระยาสรรค์ได้ปล่อยตัวกรมขุนอนุรักษ์สงครามมาช่วยกันรบป้องกันพระนครจากกองทัพพระยาสุริยอภัย[20] ทั้งสองทัพรบกันเมื่อราว 2-3 เมษายน พ.ศ. 2325 พระยาสรรค์และกรมอนุรักษ์สงครามแตกพ่ายไป[21] จนเมื่อถึงวันที่ 6 เมษายน พ.ศ. 2325 สมเด็จเจ้าพระยามหากษัตริย์ศึกก็ยกทัพมาถึงกรุงธนบุรี