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Allende wurde zwischen 14.00 und 14.30 Uhr tot in seinem Büro aufgefunden. Vor seinem Selbstmord wandte er sich ein letztes Mal an die Nation und äußerte Hoffnung für die Zukunft Chiles und wünschte dem Volk, dass es willensstark bleiben und die Dunkelheit überwinden möge. In seinen eigenen Worten sagte er: „Arbeiter meines Landes, ich habe Vertrauen in Chile und sein Schicksal. Andere Menschen werden diesen dunklen und bitteren Moment überwinden, in dem der Verrat die Oberhand gewinnen will. Denkt daran, dass viel eher früher als später wieder die großen Wege geöffnet werden, durch die freie Menschen gehen werden, um eine bessere Gesellschaft aufzubauen. Es lebe Chile! Lang lebe das Volk! Lang leben die Arbeiter!“

The facilities of the National Stadium were used as a detention and torture center after the coup.
Die Herrschaft Pinochets beginnt offiziell am 11. September 1973 um 14.30 Uhr.
Todesopfer
Nach offiziellen Berichten, die nach der Rückkehr der Demokratie erstellt wurden, starben in La Moneda nur zwei Menschen: Präsident Allende und der Journalist Augusto Olivares (beide durch Selbstmord). Zwei weitere wurden verletzt, Antonio Aguirre und Osvaldo Ramos, beide Mitglieder des Gefolges von Präsident Allende; sie wurden später angeblich aus dem Krankenhaus entführt und verschwanden.

Im November 2006 stellte Associated Press fest, dass mehr als 15 Leibwächter und Helfer während des Staatsstreichs aus dem Palast entführt wurden und noch immer vermisst werden; 2006 wurde Augusto Pinochet für den Tod von zwei von ihnen angeklagt.
Auf Seiten des Militärs gab es 34 Tote: zwei Armeefeldwebel, drei Armeegefreite, vier Armeegefreite, zwei Marineleutnants, ein Marinegefreiter, vier Seekadetten, drei Marinewehrpflichtige und fünfzehn Carabineros. Mitte September behauptete die chilenische Militärjunta, ihre Truppen hätten bei Aufräumarbeiten gegen Allende-Anhänger weitere 16 Tote und 100 Verletzte zu beklagen, und Pinochet sagte:

„Leider gibt es immer noch einige bewaffnete Gruppen, die darauf bestehen, anzugreifen, was bedeutet, dass die militärischen Regeln des Krieges für sie gelten.“ Bei dem Versuch, über die Veranstaltung zu berichten, kam auch ein Pressefotograf im Kreuzfeuer ums Leben. Am 23. Oktober 1973 wurde der 23-jährige Gefreite Benjamín Alfredo Jaramillo Ruz, der bei den „Cazadores“ diente, das erste Todesopfer der Aufstandsbekämpfung in der Bergregion von Alquihue in Valdivia, nachdem er von einem Scharfschützen erschossen worden war. Die chilenische Armee hatte im Oktober 1973 bei verschiedenen Zusammenstößen mit MIR-Guerillas und GAP-Kämpfern 12 Tote zu beklagen.
Während die Zahl der Todesopfer in den Kämpfen während des Staatsstreichs relativ gering war, hatten die chilenischen Sicherheitskräfte in den folgenden drei Monaten aufgrund des anhaltenden Widerstands 162 Tote zu beklagen, und Zehntausende von Menschen wurden während des Staatsstreichs verhaftet und im Nationalstadion festgehalten. Schätzungsweise 40.000 Chilenen wurden in den Jahren nach dem Putsch unter dem Pinochet-Regime gefoltert.

Allendes Tod
Präsident Allende starb während des Putsches in La Moneda. Die Junta erklärte offiziell, er habe mit einem Gewehr, das er von Fidel Castro erhalten hatte, Selbstmord begangen, zwei Ärzte der Krankenstation von La Moneda erklärten, sie hätten den Selbstmord beobachtet, und eine Autopsie stufte Allendes Tod als Selbstmord ein. Vizeadmiral Patricio Carvajal, einer der Hauptinitiatoren des Putsches, behauptete, dass „Allende Selbstmord begangen hat und jetzt tot ist“. Patricio Guijon, einer der Ärzte des Präsidenten, hatte ausgesagt, er habe gesehen, wie Allende sich auf einem Sofa sitzend mit dem Gewehr unter das Kinn geschossen habe.
Damals glaubten nur wenige Anhänger Allendes der Erklärung, Allende habe sich selbst getötet. Allendes Leiche wurde im Mai 2011 exhumiert.

Die Exhumierung wurde von Mitgliedern der Familie Allende beantragt, darunter seine Tochter Isabel, die die Frage nach dem Tod ihres Vaters als „Beleidigung der wissenschaftlichen Intelligenz“ betrachtete. Es wurde eine wissenschaftliche Autopsie durchgeführt, und das Autopsieteam kam am 19. Juli 2011 einstimmig zu dem Ergebnis, dass Allende mit einem AK-47-Gewehr Selbstmord beging. Das Team setzte sich aus internationalen Forensikern zusammen, um eine unabhängige Bewertung zu gewährleisten.
Am 31. Mai 2011 berichtete das chilenische Staatsfernsehen jedoch, dass in der Wohnung eines ehemaligen Beamten der Militärjustiz ein streng geheimer Bericht des Militärs über Allendes Tod entdeckt worden sei. Das 300-seitige Dokument wurde erst gefunden, als das Haus bei dem Erdbeben 2010 in Chile zerstört wurde.

Nach der Durchsicht des Berichts erklärten zwei Forensiker gegenüber Televisión Nacional de Chile, dass sie „zu dem Schluss neigen, dass Allende ermordet wurde“. Zwei Forensiker sagten, sie glaubten, dass er mit einer kleinkalibrigen Waffe vor der AK-47 erschossen wurde. Einer der Experten, Luis Ravanal, stellte fest, dass das Fehlen von Blut an seinem Kragen, Pullover und Hals darauf hindeutet, dass jemand anderes die AK-47 abgefeuert hat, als er bereits tot war.
Allendes Witwe und Familie entkamen der Militärregierung und wurden in Mexiko ins Exil aufgenommen, wo sie 17 Jahre lang blieben.

Nachwirkung
Installation eines neuen Regimes
Am 13. September löste die Junta den Kongress auf, verbot die Parteien, die an der Koalition der Volkseinheit beteiligt gewesen waren, und erklärte alle politischen Aktivitäten für „ruhend“. Die Militärregierung übernahm die Kontrolle über alle Medien, einschließlich des Rundfunks, den Allende für seine letzte Ansprache an die Nation nutzen wollte. Es ist nicht bekannt, wie viele Chilenen die letzten Worte Allendes tatsächlich gehört haben, aber eine Abschrift und ein Tonband der Rede haben die Militärregierung überlebt. Die chilenische Wissenschaftlerin Lidia M. Baltra beschreibt detailliert, wie die Militärs die Kontrolle über die Medienplattformen übernahmen und sie in ihre eigene „Propagandamaschine“ verwandelten.

Die einzigen beiden Zeitungen, die nach der Machtübernahme durch das Militär weiter erscheinen durften, waren „El Mercurio“ und „La Tercera de la Hora“, die beide unter seiner Führung gegen Allende eingestellt waren. Die Unterdrückung linker Ansichten durch die Diktatur erstreckte sich nicht nur auf die Medien, sondern auch auf „jeden Diskurs, der Widerstand gegen das Regime zum Ausdruck brachte“. Ein Beispiel dafür ist die Folterung und der Tod des Volkssängers Víctor Jara. Die Militärregierung hatte Jara in den Tagen nach dem Putsch verhaftet. Zusammen mit vielen anderen Linken wurde er im Estadio Nacional, dem Nationalstadion von Chile in der Hauptstadt Santiago, festgehalten. Zunächst versuchte die Junta, ihn zum Schweigen zu bringen, indem sie ihm die Hände zerquetschte, doch schließlich wurde er ermordet.

Unmittelbar nach dem Staatsstreich suchten die Militärs den Fernsehmoderator Don Francisco auf, um ihn über die Ereignisse berichten zu lassen. Don Francisco lehnte das Angebot ab und ermutigte den Hauptmann, der sich an ihn gewandt hatte, selbst die Rolle des Reporters zu übernehmen.
An der Spitze der Junta standen zunächst vier Personen: Neben General Augusto Pinochet vom Heer waren dies General Gustavo Leigh Guzmán von der Luftwaffe, Admiral José Toribio Merino Castro von der Marine (der den konstitutionellen Admiral Raúl Montero ablöste) und Generaldirektor César Mendoza Durán von der Nationalpolizei („Carabineros de Chile“) (der den konstitutionellen Generaldirektor José María Sepúlveda ablöste). Die Putschisten entschieden sich bald gegen eine rotierende Präsidentschaft und ernannten General Pinochet zum ständigen Chef der Junta, die eine siebzehn Jahre dauernde zivil-militärische Diktatur errichten sollte.