วันที่ 20 พฤษภาคม 2557 เวลา 03:30 น. กำลังทหารพร้อมอาวุธเข้าควบคุมสถานีโทรทัศน์ต่าง ๆ ตามคำสั่งพลเอกประยุทธ์ จันทร์โอชา ผู้บัญชาการทหารบก[12] เวลา 06:30 น. พลเอก ประยุทธ์ จันทร์โอชา ผู้บัญชาการทหารบก ประกาศใช้กฎอัยการศึกทั่วราชอาณาจักร จัดตั้งกองอำนวยการรักษาความสงบเรียบร้อย หรือ กอ.รส. และออกคำสั่ง 12 ฉบับ[12][13] วันที่ 21 พฤษภาคม 2557 มีประกาศ กอ.รส. เรียกตัวแทนจาก 7 ฝ่ายเข้าร่วมประชุมที่สโมสรกองทัพบก ถนนวิภาวดีรังสิต[14]

วันที่ 22 พฤษภาคม 2557 ในประชุมร่วม 7 ฝ่าย ประยุทธ์สอบถามชัยเกษม นิติสิริ ในฐานะหัวหน้าตัวแทนฝ่ายรัฐบาลว่ารัฐบาลยืนยันไม่ลาออกใช่หรือไม่ ชัยเกษมตอบว่า ต้องการดำเนินการต่อจนกว่าจะครบวาระตามกฎหมาย [15] พลเอกประยุทธ์จึงตอบกลับว่าจะยึดอำนาจการปกครองด้วยประโยคที่ว่า "หากเป็นแบบนี้ ผมขอโทษด้วยนะที่ต้องยึดอำนาจ"[16] และสั่งจับกุมสมาชิกคณะรัฐมนตรี ตลอดจนแกนนำ กปปส., นปช. และพรรคการเมืองที่เข้าร่วมเจรจา ทั้งหมดถูกนำไปกักขัง[17] ที่กรมทหารราบที่ 1 มหาดเล็กรักษาพระองค์[18] ต่อมา เวลา 16:30 น. พลเอก ประยุทธ์ จันทร์โอชา ประกาศตั้ง "คณะรักษาความสงบแห่งชาติ" (คสช.) ยึดอำนาจรัฐบาลรักษาการทันที[19]

คสช. ออกคำสั่งให้รัฐธรรมนูญแห่งราชอาณาจักรไทย พุทธศักราช 2550 สิ้นสุดลง เว้นหมวด 2 พระมหากษัตริย์ นอกเหนือจากนี้ ยังสั่งยุบคณะรัฐมนตรีรักษาการ แต่ยังให้ศาลและองค์กรอิสระตามรัฐธรรมนูญยังทำหน้าที่ต่อ[20] คสช. ออกประกาศให้หัวหน้าคณะใช้อำนาจหน้าของนายกรัฐมนตรีตามกฎหมาย[21] และวางตัวสมาชิกสั่งการกระทรวงและส่วนราชการที่เทียบเท่า[22][23] วันที่ 24 พฤษภาคม คสช. ยุบวุฒิสภาและให้หัวหน้าคณะมีอำนาจนิติบัญญัติ[24] คสช. ยังสั่งให้อำนาจตุลาการดำเนินการภายใต้คำสั่ง[25]

รักษาการนายกรัฐมนตรี นิวัฒน์ธำรง บุญทรงไพศาล ซึ่งไม่ได้เข้าร่วมการเจรจา 7 ฝ่าย เดินทางออกจากสำนักงานที่กระทรวงการคลังทันทีเพื่อหลีกเลี่ยงการจับกุม[26] คสช. สั่งให้เขาและคณะรัฐมนตรีที่ไม่ถูกจับกุมมารายงานตัวภายในวันเดียวกัน[27] มีรายงานว่านิวัฒน์ธำรงพยายามตั้งรัฐบาลพลัดถิ่นที่สถานเอกอัครราชทูตสหรัฐในกรุงเทพมหานคร แต่สถานทูตปฏิเสธ[28] นิวัฒน์ธำรงและยิ่งลักษณ์มารายงานตัวต่อ คสช. ในเช้าวันที่ 23 พฤษภาคม 2557[29]

วันที่ 25 พฤษภาคม คสช. ให้ศาลทหารมีอำนาจไต่สวนคดีเกี่ยวกับความผิดต่อองค์พระมหากษัตริย์ ความมั่นคงของชาติหรือละเมิดคำสั่งของ คสช.[30]

วันที่ 26 พฤษภาคม มีพิธีสนองพระบรมราชโองการโปรดเกล้าฯ แต่งตั้ง พลเอก ประยุทธ์ จันทร์โอชา เป็นหัวหน้า คสช. พระบรมราชโองการดังกล่าวถูกมองว่าเป็นหัวใจสร้างความชอบธรรมแก่รัฐประหาร[31]

• 22 กรกฎาคม 2557 – รัฐธรรมนูญแห่งราชอาณาจักรไทย (ฉบับชั่วคราว) พุทธศักราช 2557 มีผลใช้บังคับ
• 31 กรกฎาคม 2557 – คสช. แต่งตั้งสมาชิกสภานิติบัญญัติแห่งชาติ (สนช.) ชุดแรก และมีพิธีเปิดในวันที่ 7 สิงหาคม
• 21 สิงหาคม 2557 – สนช. ลงมติเลือกพลเอก ประยุทธ์ จันทร์โอชา เป็นนายกรัฐมนตรี (พระบรมราชโองการแต่งตั้งในวันที่ 25 สิงหาคม)[32]
• 6 ตุลาคม 2557 – คสช. แต่งตั้งสมาชิกสภาปฏิรูปแห่งชาติ 250 คน โดยมีอำนาจเสนอข้อเสนอปฏิรูปและรับรองรัฐธรรมนูญใหม่
• 4 พฤศจิกายน 2557 – มีการแต่งตั้งคณะกรรมการร่างรัฐธรรมนูญจำนวน 36 คน
• 6 กันยายน 2558 – สภานิติบัญญัติแห่งชาติลงมติไม่รับร่างรัฐธรรมนูญ มีการยุบสภาปฏิรูปแห่งชาติและคณะกรรมการร่างรัฐธรรมนูญ
• 5 ตุลาคม 2558 – คสช. เลือกสมาชิกคณะกรรมการร่างรัฐธรรมนูญ 21 คนและพลเอก ประยุทธ์ จันทร์โอชาแต่งตั้งสมาชิกสภาขับเคลื่อนการปฏิรูปประเทศ 200 คนเพื่อควบคุมดูแลแผนการปฏิรูปของ คสช.
• 29 มีนาคม 2559 – มีชัย ฤชุพันธุ์ ประธานคณะกรรมการร่างรัฐธรรมนูญ (กรธ.) เปิดร่างรัฐธรรมนูญฉบับสุดท้ายแก่สาธารณะ
• 23 เมษายน 2559 – พระราชบัญญัติว่าด้วยการออกเสียงประชามติร่างรัฐธรรมนูญ พ.ศ. 2559 มีผลใช้บังคับ
• 14 กรกฎาคม 2559 – คสช. ออกคำสั่งที่ 41/2559 ให้ กสทช. มีอำนาจปิดสถานีวิทยุโทรทัศน์ได้
• 7 สิงหาคม 2559 – มีการออกเสียงประชามติร่างรัฐธรรมนูญไทย พ.ศ. 2559 ซึ่งร้อยละ 61.35 เห็นชอบร่างรัฐธรรมนูญ และร้อยละ 58.07 เห็นชอบบทเฉพาะกาลให้สมาชิกวุฒิสภาชุดแรกตามรัฐธรรมนูญนี้มีอำนาจร่วมลงมติเลือกนายกรัฐมนตรี
• 6 เมษายน 2560 – ประกาศใช้รัฐธรรมนูญแห่งราชอาณาจักรไทย พุทธศักราช 2560
• 24 มีนาคม 2562 – การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ. 2562
• 16 กรกฎาคม 2562 – คณะรัฐมนตรีไทย คณะที่ 62 (นำโดยพลเอกประยุทธ์ จันทร์โอชา) เข้าปฏิบัติหน้าที่ คสช. สิ้นสุดลงโดยโอนหน้าที่ให้กองอำนวยการรักษาความมั่นคงภายในราชอาณาจักร (กอ.รมน.)