На следующее утро фельдмаршал вновь неожиданно явился в покои принцессы и предложил ей устроить переворот и арестовать регента. Анна Леопольдовна сначала сделала вид, что испугалась, и начала отказываться, утверждая, что не может рисковать жизнью Миниха и судьбой его семьи ради решения собственных проблем. Но потом принцесса позволила фельдмаршалу себя уговорить. Они решили все сделать втайне, не привлекая к заговору никаких других лиц. Медлить было нельзя не только из боязни, что их затея будет раскрыта, но и потому, что скоро Преображенский полк, которым командовал Миних, должен был сдать свою вахту по охране дворцов императора и регента другому подразделению. Необходимо было срочно воспользоваться благоприятным моментом, пока заговорщики на законных основаниях контролировали все входы и выходы из покоев Бирона.
В тот же день Миних вместе с Левенвольдом обедал у Бирона. Герцог, как будто предчувствуя беду, был задумчив, и на лице его отражалось беспокойство. Миних, напротив, выказал завидное самообладание. Когда Левенвольд вдруг неожиданно спросил, не приходилось ли фельдмаршалу во время военных походов предпринимать неожиданные ночные вылазки, то он лишь на секунду смутился и тут же ответил, что не припоминает такого, но никогда не откажется воспользоваться благоприятным случаем. Ни его короткому замешательству, ни двусмысленности ответа в тот момент никто не придал значения.
В одиннадцать часов вечера Миних покинул дом Бирона и тут же стал отдавать распоряжения относительно «чрезвычайного ночного предприятия». В два часа пополуночи фельдмаршал вызвал к себе адъютанта, подполковника Манштейна. Вместе они отправились в Зимний дворец. Через гардеробную комнату Миних с адъютантом прошли в личные покои принцессы Анны Леопольдовны и разбудили ее фаворитку, фрейлину Юлию Менгден, так как только она имела круглосуточный доступ в спальни принца и принцессы.
К Миниху вышла только Анна Леопольдовна. Она была настроена решительно. Поговорив с ней несколько минут, Миних вызвал находившихся во дворце караульных офицеров. Анна объявила гвардейцам, что устала терпеть обиды и притеснения от регента и решила его арестовать, поручив это дело Миниху. Офицеры поклялись во всем слушаться своего фельдмаршала и помочь ему выполнить приказ принцессы. Анна допустила их всех к руке, а потом каждого поцеловала, скрепив клятву этим дружеским жестом. Солдаты-гвардейцы, которым офицеры повторили все услышанное в покоях принцессы, тоже выразили готовность участвовать в перевороте. Сорок человек Миних оставил для охраны императора и его родителей, а восемьдесят повел с собой в Летний дворец, к Бирону.
Дальнейшее развитие событий напоминает не слишком складно написанный авантюрный роман, когда у героев все выходит как бы само собой. Но, оказывается, так иногда бывает и в жизни. Мних остановил свой отряд в двухстах шагах от дворца, так как опасался, что караул может устроить шум и предупредить герцога. Но Манштейну удалось удивительно легко и быстро договориться с караульными офицерами, те даже предложили заговорщикам свою помощь. Миних дал своему адъютанту офицера и двадцать солдат и велел арестовать Бирона. Манштейн со своим маленьким отрядом беспрепятственно проник в личные покои герцога: караульные пропускали его, думая, что он идет к регенту с каким-то важным сообщением. И тут возникла неожиданная сложность: Манштейн никогда не был в спальне Бирона и не знал точно, какая из дверей ведет туда. Будить слуг он не решился, чтобы не поднимать лишнего шума. Наудачу адъютант толкнул одну из запертых на ключ двустворчатых дверей, шпингалеты которой по странной случайности забыли защелкнуть, и оказался в герцогской спальне. Дальше разыгралась безобразная сцена.
Бирон и его жена крепко спали и проснулись только оттого, что Манштейн грубо откинул полог кровати и начал громко говорить. Бироны разом вскочили и закричали: «Караул!». На это Манштейн язвительно заметил, что привел с собой много караульных. Герцог попытался оказать сопротивление и начал драться с солдатами. Но силы были неравны, гвардейцы сильно избили регента, разорвали на нем рубашку, так что он остался почти совсем голым. Когда его окончательно скрутили, то заткнули ему рот носовым платком, а руки связали офицерским шарфом, потом завернули в одеяло и вынесли в караульню. Здесь сыскали для него солдатскую шинель, чтобы прикрыть наготу, и в таком виде повезли в Зимний дворец. Жена Бирона хотела бежать вслед мужу в одной ночной рубашке, но за воротами ее схватил один из солдат и привел к Манштейну с вопросом, как быть с супругой регента. Манштейн велел отвести ее обратно во дворец, но солдату было лень это делать, и он толкнул несчастную полураздетую женщину в лежащую во дворе кучу снега (ноябрь в тот год выдался холодным и снежным). Там ее увидел некий гвардейский капитан, кое-как одел, проводил во дворец и просил во избежание неприятностей не покидать своих покоев.
В ту же ночь были арестованы брат регента, Густав Бирон, и верный клеврет герцога Бестужев. Оба даже не сразу поняли, что произошло. В шесть утра Миних доложил Анне Леопольдовне, что задуманное благополучно свершилось. В Зимний дворец был приглашен Остерман, которому сообщили о произошедших переменах. Всесильный вельможа на этот раз вынужден был смириться с первенствующей ролью Миниха.
Вернувшись домой, Миних вместе с сыном тут же составил список наград и новых назначений при дворе. Принцесса Анна объявлялась новой правительницей вместо Бирона и награждалась высшим в императорской России орденом Андрея Первозванного, принц Антон получал высший военный чин генералиссимуса, о котором давно мечтал, сам Миних назначался первым министром. Не знали только, как отметить Остермана, чтобы и власти ему не дать, и не обидеть. Тут вспомнили, что граф давно поговаривал о чине великого адмирала, на который рассчитывал за свою заботу о флоте. Этим почетным, но не играющим никакой роли званием и решили его наградить. Проект отвезли на подпись принцессе Анне Леопольдовне, и она все одобрила.
Нужно было решить, что делать с Бироном и его семьей. Все же бывший регент обладал большим авторитетом, поэтому никто единолично не мог определить его участь. В Зимнем дворце собрались Анна Леопольдовна, царевна Елизавета Петровна, Миних и Остерман. На этом «малом совете» постановили отправить Биронов в Александро-Невский монастырь, а на другой день перевезти их в Шлиссельбургскую крепость.
Началось многомесячное дело Бирона. Чего только не ставилось в вину герцогу: и «захват» регентства, и небрежение здоровьем бывшей императрицы, и желание удалить царскую фамилию из России, и притеснение русских, и даже то, что он смел принимать от Анны Иоанновны личные подарки. По совокупности всех этих по большей части абсурдных обвинений 18 апреля 1741 года Бирон был приговорен к смертной казни, но помилован правительницей Анной Леопольдовной. Из Шлиссельбурга герцога отправили в Пелым, где он под строгим надзором содержался в доме, специально построенном для этого по проекту самого Миниха.