Переворот этот не был ни для кого неожиданностью. Слухи о нём расходились по столице и стали достоянием правительства. Нити заговора не распространялись в сердце высшего общества, и круг сторонников Елизаветы ограничивался в основном «кавалерами» её двора. В подготовке переворота участвовали те, кто станут опорой Елизаветы в годы её правления, лейб-медик И.Г. Лесток, её фаворит А.Г. Разумовский, а также братья Александр и Пётр Шуваловы и М.И. Воронцов. Руководителями заговора являлись Лесток и сама Елизавета.

Центром движения в пользу дочери Петра I стали казармы гвардейского Преображенского полка. Немало потрудилась для завоевания симпатий гвардейцев и сама цесаревна. Она часто проводила время в казармах «без этикета и церемоний», одаривала гвардейцев деньгами и крестила их детей. Солдаты не называли её иначе, как «матушка». Она в свою очередь называла их «дети мои».

Гвардия настроилась на решительные действия. В июне 1741 года несколько гвардейцев встретили Елизавету в Летнем саду и сказали ей: «Матушка, мы все готовы и только ждем твоих приказаний». В ответ они услышали: «Разойдитесь, ведите себя смирно: минута действовать ещё не наступила. Я вас велю предупредить».

Вернувшись домой, Елизавета собрала своих сторонников на совещание, на котором было решено произвести переворот вечером следующего дня. Предусмотрительность этого шага подтвердилась, поскольку на другой день гвардейские полки получили приказ выступить из Петербурга на войну со шведами.

24 ноября 1741 года, в 23 часа, Елизавета получила сообщение, что гвардейцы готовы поддержать её «революцию». Лесток послал двух наблюдателей к Остерману и Миниху разузнать, не забили ли там тревоги. Ничего подозрительного они не заметили. Сам Лесток отправился в Зимний дворец.

Вернувшись к Елизавете, Лесток нашел её молящейся перед иконой Богоматери. Впоследствии было высказано предположение, что именно в эту минуту она дала обет отменить смертную казнь, в случае удачи опасного предприятия.

Цесаревна надела кавалерийскую кирасу, села в сани и по темным и заснеженным улицам столицы поехала в казармы Преображенского полка. Там она обратилась к своим приверженцам со словами, которые по-разному воспроизводят в исторических сочинениях: «Други мои! Как вы служили отцу моему, то при нынешнем случае и мне послужите верностью вашею!» или: «Ребята! Вы знаете, чья я дочь, ступайте за мной». Гвардейцы отвечали: «Матушка, мы готовы, мы их всех убьем». Елизавета возразила: «Если вы хотите поступать таким образом, то я не пойду с вами». Понимая, что ненависть её сторонников обращена против иностранцев, она сразу же объявила, что «берет всех этих иноземцев под своё особое покровительство». Она взяла крест, встала на колени, а за нею и все присутствующие, и сказала; «Клянусь умереть за вас, клянетесь ли вы умереть за меня?» «Клянемся!!!», — прогремела толпа.

Выйдя из саней на Адмиралтейской площади, Елизавета в сопровождении трехсот солдат направилась к Зимнему дворцу. Солдаты нервничали, спешили, цесаревна с трудом шла по снегу. Тогда гренадеры подхватили её на свои широкие плечи и внесли в Зимний дворец. Все входы и выходы тут же были перекрыты, караул сразу же перешел на сторону мятежников. Гренадеры устремились в императорские апартаменты на втором этаже. Солдаты разбудили и арестовали Анну Леопольдовну и её мужа Антона Ульриха.

Анна Леопольдовна с Антоном Ульрихом спустились из апартаментов на улицу, сели в приготовленные для них сани и позволили увезти себя из Зимнего дворца. Однако не все прошло гладко при «аресте» годовалого императора. Солдатам был дан строгий приказ не поднимать шума и взять ребёнка только тогда, когда он проснется. Около часа они молча простояли у колыбели, пока мальчик не открыл глаза и не закричал от страха при виде гренадеров. Кроме того, в суматохе сборов в спальне уронили на пол четырёхмесячную сестру императора, принцессу Екатерину Антоновну. Как выяснилось впоследствии, от этого удара она оглохла.

Императора Ивана Антоновича принесли Елизавете, и она, взяв его на руки, якобы проговорила: «Малютка, ты ни в чём не виноват!» Что делать с младенцем и его семьей, никто толком не знал. Так с ребёнком на руках Елизавета поехала в свой дворец. Вернувшись домой, она направила во все концы города гренадер, в первую очередь, в места расположения войск, откуда они привезли новой государыне полковые знамена. За всеми вельможами послали курьеров с приказанием немедленно явиться во дворец.

К утру 25 ноября 1741 года были готовы форма присяги и манифест, в котором провозглашалось, что Елизавета I Петровна вступила на престол «по законному праву, по близости крови к самодержавным .. родителям». Над этими документами потрудились назначенный канцлером князь A.M. Черкасский, секретарь Бреверн и новый глава русской дипломатии А.П. Бестужев‑Рюмин.

Вызванные и построенные у Зимнего дворца полки принесли присягу. Солдаты прикладывались сначала к Евангелию и кресту, потом подходили к праздничной чарке. Под приветственные крики «Виват», залпы салютов с бастионов Адмиралтейской и Петропавловской крепостей Елизавета торжественно и чинно проследовала в свою резиденцию.

Этот переворот стал самым бескровным в истории России.

В годы ее царствования в армию были возвращены петровские традиции, восстановлен флот. Победой завершилась война России со Швецией. Русские полководцы неоднократно выигрывали сражения во время Семилетней войны у Фридриха Великого. Россия утвердилась в качестве одной из ведущих европейских держав. Успехам в развитии хозяйства, культуры и внешней политики России способствовала деятельность М.В. Ломоносова, П.И. и И.И. Шуваловых, А.П. Бестужева-Рюмина и других.