En agosto de 1953, el gobierno de Mosaddegh fue derrocado por una orquestación de la CIA
El golpe de estado. El 15 de agosto, Fatemi debía ser arrestado junto con Mosaddegh y otros asociados cercanos, pero el primer intento de golpe liderado por Estados Unidos fracasó. Fatemi fue arrestado por un grupo de oficiales y soldados realistas que tenían tanta prisa que no se le permitió ponerse los zapatos, pero finalmente fue liberado y fue directamente a la residencia de Mosaddegh. Temeroso del aparente fracaso del golpe, Mohammad Reza Pahlavi huyó inmediatamente a Bagdad. En la mañana después del primer intento de golpe, mientras Mosaddegh seguía siendo un firme defensor de la monarquía constitucional, Fatemi aconsejó a Mosaddegh que declarara una república a la luz del fallido intento de golpe. En la noche de ese mismo día, Fatemi, en un editorial ardiente en su periódico "Bakhtar-e Emruz" y un discurso público, denunció al Shah como "caprichosos y sedientos de sangre", un "siervo de los británicos" y un "ladrón de Bagdad". El 19 de agosto, las oficinas del periódico de Fatemi fueron atacadas e incendiadas por una multitud incitada por un agente iraní de la CIA. Más tarde ese mismo día el segundo intento de golpe tuvo éxito. Con Mosaddegh arrestado, Fatemi se fue a la clandestinidad, refugiándose en una casa segura de Tudeh.