คณะทหารอ้างว่าไม่อาจควบคุมสถานการณ์ให้อยู่ในความสงบเรียบร้อยได้ คณะนายทหาร 3 เหล่าทัพและอธิบดีกรมตำรวจ นำโดย พลเรือเอกสงัด ชลออยู่ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม จึงจำเป็นต้องยึดอำนาจการปกครองไว้ โดยใช้ชื่อว่า คณะปฏิรูปการปกครองแผ่นดิน

คณะนายทหารได้เชิญตัวนายกรัฐมนตรีไปปรึกษาหารือที่กองบัญชาการทหารสูงสุดที่สนามเสือป่า รวมทั้งได้ร่วมรับประทานโต๊ะจีนและพักค้างคืนด้วยกัน จนกระทั่งรุ่งเช้าของวันที่ 7 ตุลาคม ม.ร.ว.เสนีย์ ปราโมช จึงลากลับไป อนึ่ง ในวันรัฐประหารเมื่อคืนวันที่ 6 ตุลาคม พ.ศ. 2519 นั้น ม.ร.ว.เสนีย์ ปราโมช ได้บันทึกไว้ในหนังสือชีวลิขิต ซึ่งเป็นหนังสืออัตชีวประวัติของท่าน ได้บอกว่า คณะปฏิรูป ฯ จะให้ท่านดำรงตำแหน่งนายกรัฐมนตรีต่อไป แต่ท่านตอบปฏิเสธ จึงได้ขอให้ท่านรับเป็นหัวหน้าในการรัฐประหารครั้งนี้ ซึ่งท่านก็ตอบปฏิเสธอีก พล.ร.อ.สงัด ชลออยู่ ได้บอกกับท่านว่า มีความจำเป็นต้องยึดอำนาจ ไม่เช่นนั้นทหารอีกกลุ่มจะทำการในเวลา 04.00 น. ของวันที่ 7 ตุลาคม ซึ่ง ม.ร.ว.เสนีย์ สันนิษฐานว่า น่าจะเป็นคณะของ พล.อ.ฉลาด หิรัญศิริ อีกทั้งก่อนหน้านั้น พล.ร.อ.สงัดได้เคยเตือนท่านมาครั้งหนึ่งว่า ทหารจะรัฐประหารและมีผู้ชักชวนท่านให้ทำการด้วย อีกทั้งท่านยังสงสัยในพฤติกรรมของบุคคลร่วมรัฐบาลบางคน ในการประชุมสถานการณ์ในเช้าวันที่ 6 ตุลาคม ที่ทำเนียบรัฐบาล เนื่องจากเข้า ๆ ออก ๆ ที่ประชุมตลอด ว่าอาจรู้เห็นเป็นใจกับกลุ่มบุคคลที่เข้าทำร้ายกลุ่มนักศึกษาผู้ชุมนุมหรือรู้เห็นเป็นใจกับคณะนายทหารอีกคณะหนึ่งที่ พล.ร.อ.สงัดอ้างว่าจะรัฐประหาร (ในหนังสือ ม.ร.ว.เสนีย์ ระบุว่าเป็นสมาชิกพรรคชาติไทย อันได้แก่ พล.ต. ประมาณ อดิเรกสาร และ พล.ต.ชาติชาย ชุณหะวัณ)[1]

คณะปฏิรูปการปกครองแผ่นดินได้ออกประกาศคณะปฏิรูปออกมาหลายฉบับ โดยมากมีเนื้อหาควบคุมเพื่อสถานการณ์ให้อยู่ในความสงบเรียบร้อยอาทิแต่งตั้ง พลอากาศเอก กมล เดชะตุงคะ เป็นผู้บัญชาการรักษาความสงบเรียบร้อยภายในประเทศ[2]

ป๋วย อึ๊งภากรณ์ตั้งข้อสังเกตว่า มี 2 ฝ่ายต้องการรัฐประหารในสมัยนั้น โดยฝ่ายหนึ่งชิงรัฐประหารในเย็นวันที่ 6 ตุลาคม 2519 ตัดหน้าอีกฝ่ายหนึ่ง ซึ่งชัยอนันต์ สมุทวณิชกับเดวิด มอร์เรล อธิบายว่า พรรคชาติไทย พรรคประชาธิปัตย์ฝ่ายขวา และนายทหารที่ใกล้ชิดกับจอมพลประภาส-ถนอมวางแผนก่อเรื่องเพื่อเป็นข้ออ้างรัฐประหาร โดยการนำสองจอมพลดังกล่าวกลับประเทศเป็นส่วนหนึ่งของแผนด้วย แต่ "คณะปฏิรูปการปกครองแผ่นดิน" เป็นอีกกลุ่มหนึ่งซึ่งเป็นคนละกลุ่มกับกลุ่มแรก ซึ่งฤดี เริงชัยเสนอว่า เหตุการณ์นี้อาจน่าสยดสยองขึ้นหากไม่มีรัฐประหารดังกล่าว[3]:4 สุธาชัย ยิ้มประเสริฐ เขียนว่า ตัวการปราบปรามนักศึกษาน่าจะเป็นกลุ่มซึ่งทราบภายหลังว่าเป็นกลุ่มพลเอกฉลาดและพลโทวิทูรย์ และเตรียมก่อการรัฐประหารในเวลาดึก[3]:75

พลเรือเอกสงัด ชลออยู่ ในฐานะหัวหน้าคณะปฏิรูปการปกครองแผ่นดิน ได้แต่งตั้งนายกสภามหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ อธิการบดีมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ และกรรมการผู้ทรงคุณวุฒิมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ตามคำสั่งที่ ๔๓/๒๕๑๙ [4] โดยแต่งตั้งนาย ประกอบ หุตะสิงห์ เป็นนายกสภามหาวิทยาลัยและนาย ปรีดี เกษมทรัพย์ เป็นอธิการบดีและปลดนาย โกศล สินธวานนท์ พ้นจากอธิบดีกรมการเมืองปลดนาย ชวาล ชวณิชย์ จากตำแหน่งเลขาธิการสำนักงานอาเซียนแห่งประเทศไทยตามคำสั่งที่ ๕๐/๒๕๑๙ [5]

โดยประกาศฉบับหนึ่งที่ความสำคัญคือ ประกาศฉบับที่ 5 ที่ว่าด้วยการควบคุมสื่อมิให้เผยแพร่ภาพและเนื้อหาที่เกิดขึ้นในเหตุการณ์ 6 ตุลา เป็นเวลา 3 วัน คือตั้งแต่วันที่ 6 ตุลาคม - 9 ตุลาคม ซึ่งในช่วงเวลา 3 วันนั้นเป็นครั้งแรกและครั้งเดียวจนบัดนี้ที่หนังสือพิมพ์หลายฉบับถูกห้ามตีพิมพ์และจัดจำหน่าย และประกาศคณะปฏิรูปฉบับนี้ได้ครอบคลุมรวมถึงสื่อทุกสื่อรวมถึงโทรทัศน์ด้วย[6]