此外，张柬之等人还争得了太子弟相王李旦、妹太平公主及洛州长史薛季昶的支持。政变者日夜谋划，而武则天卧病长生院，二张不出宫苑，加以缺乏警惕，竟一无所知。
神龙元年正月二十二日，神都洛阳依然笼罩在阴寒之中。张柬之等认为时机已到，便调兵遣将，以二张谋反为借口发动了政变。从史书记载来看，政变是按照计划进行的：一方面，由张柬之、崔玄肺率检校左羽林卫将军桓彦范，左羽林卫将军李湛、李多祚、薛思行、赵承恩，右羽林卫将军敬晖、杨元琰，左威卫将军薛思行，职方郎中崔泰之，司刑评事冀仲甫，检校司农少卿兼知总监翟世言，内直郎王同皎及左右羽林兵五百余人拥太子李显直逼禁苑；另一方面，由相王李旦、司刑少卿袁恕已统南牙兵、薛季昶统洛州(洛阳一带)兵马“以备非常”。
袁恕已派兵包围政事堂(宰相集体议事的地方),逮捕值日宰相韦承庆、房融和司礼卿崔神庆，切断了皇城后宫城的联系。张柬之等勒兵向玄武门(洛阳城北门)进发，遣李多祚、李湛和王同皎前往东宫迎接太子。
时殿中监田归道为玄武门镇守使，敬晖派人要他交出“千骑”皇帝卫队，归道拒而不与。张柬之等至玄武门，为归道所阻；及太子至，归道不敢抵抗。张柬之命所部斩关而入，兵士大嗓，直扑武则天所居之迎仙宫。时二张正在宫中，毫无准备，仓猝之间，未及躲避，即被斩于殿庑之下。