เมื่อเกิดการรัฐประหารในคืนวันที่ 8 พ.ย. 2490 คณะรัฐประหารได้นำรถถังบุกยิงถล่มใส่ในบ้านทำเนียบท่าช้าง เพื่อที่จะกำจัดนายปรีดี แต่นายปรีดีได้หลบหนีลงเรือไปก่อนที่คณะรัฐประหารจะบุกเข้ามา และเป็นโชคดีที่ไม่มีผู้ใดได้รับบาดเจ็บ แต่เหตุการณ์ดังกล่าวก็ทำให้ท่านผู้หญิงพูนศุขต้องดูแลลูก ๆ เพียงลำพัง โดยต้องรับหน้าที่เป็นพ่อและแม่ในคราวเดียวกัน เพราะสามีต้องหนีภัยการเมืองไปต่างประเทศ

เมื่อตามจับนายปรีดีไม่ได้ คณะรัฐบาลในขณะนั้นก็หันมาจับท่านผู้หญิงพูนศุข และนายปาล พนมยงค์ บุตรชายคนโตแทน เมื่อวันที่ 15 พ.ย. 2495 ด้วยข้อหากบฏภายในและภายนอกราชอาณาจักร ต้องถูกควบคุมตัวในสถานที่กักกันเป็นเวลานาน 84 วัน นับเป็นการประสบกับมรสุมทางการเมืองครั้งร้ายแรง ท้ายที่สุดภายหลังอัยการสั่งไม่ฟ้องเอาผิด เพราะไม่มีหลักฐาน ก็ได้รับการปล่อยตัว