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Poco después de las seis de la mañana, hora de Moscú, del 19 de agosto, TASS y Radio Moscú proclamaron que la «mala salud» había impedido a Gorbachov ejercer sus funciones y que, de acuerdo con el artículo 127-7 de la constitución soviética, Yanayev había asumido los poderes de la presidencia. Yanayev encabezó un Comité de Emergencia de ocho miembros. Sus otros miembros eran Baklanov; Vladimir Kryuchkov, presidente del KGB de la URSS; el primer ministro Valentin Pavlov; el ministro del Interior Boris Pugo; Vasily Starodubtsev, presidente de la Unión de Agricultores; Aleksandr Tizyakov, presidente de la Asociación de Empresas Estatales de la URSS; y el ministro de Defensa, el mariscal Dmitry Yazov. Pronto emitieron la Resolución nº 1, que prohibía las huelgas y las manifestaciones e imponía la censura de prensa. También hubo un discurso al pueblo soviético en el que se afirmaba que «un peligro mortal se cierne sobre nuestra gran patria»
La prevista firma el 20 de agosto de un nuevo tratado de unión que habría debilitado el control central sobre las repúblicas parecía explicar el momento del golpe. El 19 de agosto, a primera hora, TASS distribuyó un duro ataque contra el tratado de unión por parte de Anatoly Lukyanov, presidente del Soviet Supremo de la URSS. El Consejo de Ministros de la URSS se reunió esa misma mañana y la mayoría de los ministros apoyaron el golpe. Todos los periódicos, excepto nueve, fueron prohibidos.
Los tanques aparecieron en las calles de Moscú, y la población de la ciudad comenzó inmediatamente a intentar disuadir a las tropas de obedecer las órdenes. Los manifestantes comenzaron a reunirse alrededor de la Casa Blanca, el edificio del Parlamento ruso, y empezaron a levantar barricadas. A las 12:50 horas, el presidente ruso Boris Yeltsin se subió a un tanque frente a la Casa Blanca, condenó el golpe y convocó una huelga general inmediata. Más tarde emitió un edicto presidencial declarando el golpe ilegal y a los conspiradores «criminales» y «traidores». Los funcionarios rusos no debían obedecer las órdenes del Comité de Emergencia. A las 17:00 horas, Yanayev y los demás golpistas dieron una rueda de prensa. Yanayev afirmó que el país se había vuelto «ingobernable», pero esperaba que su «amigo el presidente Gorbachov» acabara volviendo a su puesto. El presidente estaba «muy cansado» y estaba siendo «tratado en el sur», explicó Yanayev. Parecía visiblemente nervioso, y sus manos temblaban durante la presentación.
Yeltsin apeló al patriarca de la Iglesia Ortodoxa Rusa, Aleksey II, para que condenara el golpe. El patriarca criticó la detención de Gorbachov y anatematizó a los implicados en el complot. Mientras tanto, en Leningrado (actual San Petersburgo), el teniente general Viktor Samsonov se declaró presidente del Comité de Estado de Emergencia de Leningrado y puso la ciudad bajo control militar. Sin embargo, el alcalde de Leningrado, Anatoly Sobchak, regresó de Moscú en avión, ayudado por agentes del KGB que se oponían al golpe. Sobchak reunió a la oposición y pidió a los soldados que entregaran a los oficiales que habían ayudado a organizar el golpe. En el proceso, se ganó a Samsonov, que prometió no desplazar tropas a la ciudad. En Moscú, algunos regimientos de tanques de élite desertaron y tomaron posiciones defensivas en torno a la Casa Blanca.
El 20 de agosto, Yeltsin emitió un edicto presidencial en el que declaraba que tomaba el control de todas las fuerzas militares, del KGB y otras en territorio ruso. El presidente estadounidense George H.W. Bush telefoneó a Yeltsin y le aseguró que las relaciones normales con Moscú sólo se reanudarían cuando Gorbachov volviera a la presidencia. Esa noche estallaron combates entre las tropas y los manifestantes cerca de la Casa Blanca, y murieron tres manifestantes. Sin embargo, el esperado asalto a la Casa Blanca no se materializó y quedó claro que las órdenes de los golpistas no se estaban cumpliendo. Tardíamente, el 21 de agosto, el Secretariado del PCUS exigió una reunión entre Gorbachov y Yanayev. El golpe se derrumbó y los conspiradores fueron detenidos cuando intentaban huir. El Soviet Supremo de la URSS restituyó a Gorbachov y anuló todos los decretos del Comité de Emergencia. Yeltsin decretó que todas las empresas de Rusia estaban bajo el control de su gobierno.