背景
越南共和國一批軍官反對總統對佛教徒危機的處理方式，以及他以清洗越南共產黨的名義鎮壓民族主義團體的政策。美國事前獲悉了政變的計畫，8月末，根據美國駐越南大使亨利·卡伯特·洛奇的密令，一位名叫科奈恩的中情局特工造訪了政變策劃者楊文明，兩人談得十分投機。楊文明隨即任命心腹陳文敦（時任南越“代總參謀長”）作為他和科奈恩的聯絡員。為避免打草驚蛇，兩人總是在一家牙科診所里秘密會面；在他們的合謀下，政變的詳細計畫在九十月間逐步成形。“不管發生了什麼事情，我當時在自己的牙齒上真的做了不少文章。”科奈恩回憶道。
1963年10月29日下午4點20分，甘迺迪總統在白宮召集了15位高級外交顧問和國家安全專家。正如錄音資料記錄的那樣，會議代表們對政變意見不一。然而更奇怪的是，現場居然沒有人對這些疑慮作出回應，沒有人要求大家投票表決，也沒有人系統地討論政變可能帶來的後果。就連甘迺迪本人也沒有主動詢問反對者的意見，用他自己的話說：“讓洛奇他們看著辦吧，到時候一切就都清楚了。”
過程
11月1日星期五，親吳派的南越“海軍司令”胡晉俊上校在西貢的“軍官之家”俱樂部玩網球。在去吃午飯的路上，胡晉俊被他的副官一槍打死，而後者正是政變的策劃者之一。這件事本不在計畫之內，不過當楊文明得知訊息後，他明白此刻只能孤注一擲、提前動手了。隨著一聲令下，早已串通好的步兵、騎兵和空軍以迅雷不及掩耳之勢占領了市內的機場、警察局、廣播站、海軍指揮部和整個郵政系統。為防止外省的保吳派前來救援，叛軍還在各條交通要道上部署了重兵。
楊文明等人起初決定，如果吳庭艷願意投降的話，就給他一條生路。然而當電話打到“總統府”嘉隆宮的時候，吳氏兄弟卻不予回應，他決定直接向美國大使洛奇求救：
“最近西貢有一些軍隊不願服從政府的統治，我非常希望了解美國對於這件事情的態度如何？”
“抱歉，我從頭到尾也沒聽說一點關於造反的訊息，另外，現在是美國東部時間凌晨4點30分，華盛頓不能現在就給您答覆。”
“但您至少應該有個大概的看法吧！我現在只希望能夠依從你們的要求，盡我所能。我相信，美國交給我的任務是至高無上的……”
“誠然，您已經很好地完成了自己的使命……然而我現在最擔心的是您的人身安全。聽說，如果你們願意主動下台的話，這件事的主謀會給你們兄弟倆提供離開越南的方便。不知您有沒得到這個訊息？”
次日凌晨4點，叛軍的大部隊向嘉隆宮發起了猛攻。天明時分，“總統府”的一扇窗戶里飄出了白旗。造反派讓一名上尉進宮受降，但剛走到大門口就被一槍放倒。叛亂士兵們怒火萬丈，荷槍實彈地蜂擁而入。但他們沒找到吳庭艷和吳廷瑈的蹤跡。吳氏兄弟已經秘密逃往西貢的唐人街尋求庇護。其間，他們還聯繫過台灣“大使館”，希望暫時避難。後者迫於美方壓力，沒有同意這個請求。為拖延時間，他親自打電話給叛軍首腦，說準備在一個天主教堂里投降。
楊文明親自挑選了一班得力人馬，其中包括他的保鏢。吳氏兄弟被銬著塞進了M-113裝甲車。吳廷瑈此時仍顯得十分不滿：“你們居然用這樣的車來伺候總統？簡直太不像話了！”當裝甲車的艙門再次打開時，吳氏兄弟已經滿身槍眼，吳庭儒還被捅了幾刀，兩人早已氣絕身亡。
影響
美國國家安全委員會委員福雷斯特爾接到密電後，到白宮報告了吳庭艷的死訊。“甘迺迪從座位上彈了起來。他臉色蒼白，震驚而又沮喪，我從未見過他那樣的表情。”參謀長聯席會議主席泰勒上將回憶道，“總統一直堅持認為把吳庭艷驅逐出越南就夠了，並被告知政變'不會流血'。然而事實卻完全超出了他的想像。”
中情局隨後得到了一組獨家照片。上面的吳氏兄弟被砍得血肉模糊，雙手被牢牢地反綁著，死狀慘不忍睹。在11月4日的內部會議上，國家安全顧問麥克喬治·邦迪警告眾人：用不了兩天，這些照片就會登上各大報紙的頭版頭條；到時候，就算是沒大腦的人也會明白這到底是怎么回事了。
甘迺迪對此一直耿耿於懷，整個餘生都在為此自責。如後人分析的那樣，甘迺迪十分難過地意識到，自己的所作所為，“讓第一位當上越南總統的天主教徒，被第一位當上美國總統的天主教徒謀害了”。
