После этого заявления военной хунты по радио «Порталес» выступил конституционный президент Чили Сальвадор Альенде: «Я заявляю, что не уйду со своего поста и своей жизнью готов защищать власть, данную мне трудящимися!» Спустя некоторое время радиостанция «Порталес» была подвергнута бомбежке с воздуха и замолчала.
Около 10 часов утра появившиеся на площади мятежники начали обстрел президентского дворца Ла Монеды, в котором находился Альенде и около сорока защитников дворца. По радио передали приказ хунты № 2, в котором предлагалось всем защитникам Ла Монеды сдаться, иначе в 11 часов дня дворец будет взят штурмом. Президент ответил отказом. Восставшие окружили дворец и стреляли по окнам. Около 12 часов дня самолеты начали обстрел Ла Монеды ракетами. Всего было сделано от семнадцати до девятнадцати залпов. Дворец горел. Около 14 часов мятежники заняли нижний этаж Ла Монеды.
В ходе боевых действий погиб Сальвадор Альенде. В руках у президента страны обнаружили автомат, подаренный чилийскому лидеру в 1971 году Фиделем Кастро. По одной из версий, именно из этого-то автомата мятежники и расстреляли бездыханное тело с целью имитации самоубийства Альенде. Что на самом деле произошло с президентом — был ли он убит или же покончил с собой — неизвестно.
После того как погиб Альенде, оборона дворца продолжалась. Все было кончено около 15 часов. На следующий день по радио и телевидению передали заявление хунты о том, что Альенде покончил жизнь самоубийством и уже похоронен в городе Винья-дель-Мар.
На ряде столичных заводов и фабрик бои шли в течение всего дня. Заняв тот или иной завод, солдаты убивали коммунистов, социалистов и профсоюзных лидеров. Улицы столицы патрулировались днем и ночью. С 18 часов действовал комендантский час, когда запрещалось выходить из дома. Шли повальные обыски и аресты.
Успех мятежа был полным. К власти в Чили пришла военная хунта, возглавляемая генералом Аугусто Пиночетом Угарте.
Начало идеологическому обоснованию режима было положено незадолго до событий 11 сентября 1973 года, когда в вооруженных силах обнародовали документ под названием «Рождается новый порядок». Составители документа недвусмысленно заявляли, что после их прихода к власти будут распущены все партии и высланы за рубеж партийные политики. «Мы полагаем, что мы, люди оружия, можем установить военную власть, которая позволит нам начертать политическую линию завтрашнего дня. Других сил, которые могли бы это сделать, не существует».
Военный режим сразу же объявил состояние «внутренней войны». Генерал Пиночет заявил: «Из всех наших врагов главным и наиболее опасным является коммунистическая партия. Мы должны разрушить ее сейчас, пока она реорганизуется по всей стране. Если нам это не удастся, она рано или поздно уничтожит нас». Ведущую роль в репрессиях играла армия. Были учреждены военные трибуналы, заменившие гражданские суды. Было создано несколько концентрационных лагерей для политзаключенных, в том числе в Писагуа и Чакабуко в пустыне Атакама на севере страны.
21 сентября 1973 года согласно декрету-закону № 27 распускался национальный конгресс, как было заявлено, вследствие невозможности «соблюдать в настоящее время законодательные требования, предъявляемые к установленной процедуре принятия законов». По выражению Пиночета, в стране формируется новая демократия — «без плюрализма и политических партий».
Значительную роль в первые месяцы репрессий играли военные разведслужбы: армейская разведка, военно-морская разведка, разведка военно-воздушных сил и разведка корпуса карабинеров.
В мировой печати со ссылками на различные источники появились данные, что только за первые недели после переворота было убито 20 тысяч человек, 30 тысяч подверглись жестоким пыткам, более 200 тысяч рабочих были уволены с работы. Ярый противник военного режима, глава чилийской компартии Луис Корвалан, которого Москва обменяла на диссидента Владимира Буковского, в 1985 году свидетельствовал, что за годы военного режима репрессиям было подвергнуто 500 тысяч чилийцев. В марте 1974 года в Хельсинки на 1-й сессии Международной комиссии по расследованию преступлений военной хунты в Чили в ее резолюции фигурировала жесткая формулировка: «Вся картина, которая вырисовывается из анализа этих фактов, напоминает дни прихода к власти германских фашистов».