Днем 27 декабря во время обеда Х.Амин и многие его гости почувствовали себя плохо, некоторые, в том числе и Амин потеряли сознание. Это было результатом спецмероприятия КГБ. Жена Амина немедленно вызвала командира президентской гвардии, который начал звонить в Центральный военный госпиталь и в поликлинику советского посольства, чтобы вызвать помощь. Продукты и сок были немедленно направлены на экспертизу, а повара были задержаны. Во дворец прибыла группа советских врачей и афганский доктор. Советские врачи, не осведомленные о спецоперации, оказали помощь Амину. Эти события насторожили афганскую охрану.

В 19:10 группа советских диверсантов на автомашине приблизилась к люку центрального распределительного узла подземных коммуникаций связи, проехала над ним и «заглохла». Пока часовой-афганец приближался к ним, в люк была опущена мина и через 5 минут прогремел взрыв, оставивший Кабул без телефонной связи.

Штурм начался в 19:30 по местному времени. За пятнадцать минут до начала штурма одна из групп «мусульманского» батальона, проезжая через расположение третьего афганского батальона охраны, они увидели, что в батальоне объявлена тревога — в центре плаца стояли командир и его заместители, а личный состав получал оружие и боеприпасы. Автомобиль с разведчиками «мусульманского» батальона остановился возле афганских офицеров, и они были захвачены, но афганские солдаты открыли огонь вслед удаляющейся машине. Разведчики «мусульманского» батальона залегли и открыли огонь по атакующим солдатам охраны. Афганцы потеряли убитыми более двухсот человек. Снайперы тем временем сняли часовых у вкопанных у дворца в землю танков.

Затем две самоходные зенитные установки ЗСУ-23-4 «Шилка» «мусульманского» батальона открыли огонь по дворцу, а ещё две — по расположению афганского танкового батальона охраны для того, чтобы не допустить его личный состав к танкам. Расчеты АГС-17 «мусульманского» батальона открыли огонь по расположению второго батальона охраны, не позволяя личному составу покинуть казармы.

На 4 БТР спецназовцы КГБ двинулись ко дворцу. Одна машина была подбита охраной Х. Амина. Подразделения «мусульманского» батальона обеспечивали внешнее кольцо прикрытия. Ворвавшись во дворец, штурмующие «зачищали» этаж за этажом, используя в помещениях гранаты и ведя огонь из автоматов.

Хотя значительная часть солдат бригады охраны сдалась (всего было пленено около 1700 человек), часть подразделений бригады продолжала оказывать сопротивление. В частности, с остатками третьего батальона бригады «мусульманский» батальон сражался еще сутки, после чего афганцы ушли в горы.

Одновременно со штурмом дворца Тадж-Бек группами спецназа КГБ при поддержке десантников 345 парашютно-десантного полка, а также 317-го и 350-го полков 103-й гвардейской воздушно-десантной дивизии были захвачены генеральный штаб афганской армии, узел связи, здания ХАД и МВД, радио и телевидение. Афганские части, дислоцированные в Кабуле были блокированы (в некоторых местах пришлось подавлять вооруженное сопротивление).

В ночь с 27 на 28 декабря в Кабул из Баграма под охраной сотрудников КГБ и десантников прибыл новый афганский лидер Б. Кармаль. Радио Кабула передало обращение нового правителя к афганскому народу, в котором был провозглашен «второй этап революции».