翌年正月初一，開封城依然到處洋溢著節日的氣氛。突然，一匹快馬揚塵而來，進北門，穿街衢，鑾鈴驟響，直奔皇宮。報號聲此起彼伏，重重宮門次第打開，一封十萬火急的戰報送到了柴宗訓的手中。年僅七歲的小皇帝正歡天喜地地與群臣慶賀新年。執掌朝廷大權的符太後聽到遼國與北漢聯軍人侵的消息，憂心如焚。她和範質等人商議一番，慌忙派殿前都點檢趙匡胤率兵迎敵。立刻，京城裏謠言四起，到處哄傳：“出軍之日，當立點檢為天子。”第二天，旌旗獵獵，寒風蕭蕭，六萬大軍浩浩蕩蕩開出京城，走到距離開封東北20公裏的陳橋驛駐紮下來，兵變計劃就付諸實踐了。這天晚上，趙匡胤的一些親信在將士中散布議論，說“今皇帝幼弱，不能親政，我們為國效力破敵，有誰知曉；不若先擁立趙匡胤為皇帝，然後再出發北征”。據史書記載，當天夜裏，趙匡胤喝得酩酊大醉，睡在自己的軍帳中一夜沒有露麵。《宋史》還記載，大軍離開開封來到陳橋驛後，軍中一名懂星象的小校苗訓看到了“日下複有一日，黑光摩蕩者久之”。當晚，一幫中高級將領聚到謀士趙普那兒議論紛紛，一直議論到半夜，“夜五鼓，軍士集驛門，宣言策點檢為天子”。有人提出，“今天我等有進無退，由不得太尉（指趙匡胤）不幹”。初四一大早，各軍將領帶著部下來到趙匡胤的門外，呼喊聲驚天動地，據司馬光的《資治通鑒》記載，“將士皆擐甲執兵仗集於驛門……太祖（趙匡胤）驚起，出視之。諸將露刃羅立於庭，日：‘諸軍無主，願奉太尉（指趙匡胤）為天子。’太祖未及答，或以黃袍加太祖之身，眾皆拜於庭下，大呼稱‘萬歲’，聲聞數裏。”趙匡胤卻裝出一副被迫的樣子說：“你們自貪富貴，立我為天子，能從我命則可，不然，我不能為若主矣。”擁立者們一齊表示“惟命是聽”。趙匡胤就當眾宣布，回開封後，對後周的太後和小皇帝不得驚犯，對後周的公卿不得侵淩，對朝市府庫不得侵掠，服從命令者有賞，違反命令者族誅，諸將士都應聲“諾”！於是趙匡胤率兵變的隊伍回師開封。
陳橋兵變一發動，趙普就派人同守備都城的主要禁軍將領石守信等人取得了聯係，石守信、王審琦等人都是趙匡胤過去的“結社兄弟”，得悉兵變成功後便打開城門接應。當時在開封的後周禁軍將領中，隻有侍衛親軍馬步軍副都指揮使韓通在倉促間想率兵抵抗，但還沒有召集軍隊，就被軍校王彥升殺死。陳橋兵變的將士兵不血刃就控製了後周的都城開封。
這時後周宰相範質等人才知道，不辨軍情真假就倉促遣將是上了大當，但已無可奈何，隻得向趙匡胤跪拜，幫助趙匡胤舉行禪代儀式。翰林學士陶穀拿出一篇事先準備好的禪代詔書，宣布周恭帝退位。趙匡胤遂正式登皇帝位，輕易地奪敢了後周政權，改封恭帝柴宗訓為鄭王。
趙匡胤輕易獲得政權，一些史書稱原因是：“人望固已歸之，於時主少國亂，中外始有推戴之意。”趙匡胤似乎原先並不知曉將士們會推戴自己當皇帝，隻是事出無奈，被黃袍加身後不得不登大位。《續資治通鑒》記載，趙匡胤率領大軍回到開封後，對當時的宰相範質和王溥等人嗚咽流涕曰：“吾受世宗厚·‘恩，為六軍所迫，一旦至此，慚負天地，將若之何？”不等範質等開口，列校羅彥環按劍厲聲道：“我輩無主，今日須得天子！”範質等人麵麵相覷，而王溥已降階先拜，“質不得已亦拜”。對於這種說法，曆代有許多史學家大都不相信，認為所謂“黃袍加身”，是一個精心的策劃。一些史學家認為：趙匡胤早已存有顛覆朝廷之意，但是在京城之內籌謀政變，回旋餘地小，容易暴露。在離京城不遠不近的地方集結軍隊，易幟反叛，就方便得多。抓住這個統兵機會後，趙匡胤和其弟趙光義以及趙普等人精心準備，組織得相當嚴密，一步一步，最後篡奪皇位成功，黃袍是他們事先準備的工具之一，史書上寫諸將為趙匡胤黃袍加身的時候，趙匡胤還渾然不覺，睡得迷迷糊糊，這完全是在政治作秀！他們進一步分析認為：後周小皇帝即位之初，邊境就傳來急報。周世宗死前剛討伐過契丹，契丹哪有能力馬上舉兵十萬再來進犯？就算是契丹進犯，軍情緊急，作為主帥為何不連夜奔赴邊境，反而走走停停，把軍隊駐紮在離京師不遠的陳橋驛？更難以理解的是，趙匡胤黃袍加身之後，又為何絕口不提討伐契丹之事？難道宋朝一建立，契丹就聞風而退了？在陳橋驛，就算將士們有心擁戴，但倉促之間，荒野之地，又何來黃袍？後人因此寫詩對官方史書的記載表示不屑：“黃袍不是尋常物，誰信軍中偶得之”。清代學者查慎行有首詠史詩，“梁宋遺墟指汴京，紛紛禪代事何輕；也知光義難為弟，不及朱三尚有兄。將帥權傾皆易姓，英雄時至忽成名；千秋疑案陳橋驛，一著黃袍遂罷兵。”說得也是這個意思。《宋史·杜太後傳》記載，杜太後得知其子黃袍加身後，說：