Obasanjo a zburat înapoi în Nigeria în ianuarie 1966 pentru a găsi țara în mijlocul unei lovituri de stat militare
condus de maiorul Emmanuel Ifeajuna. Aproape toți cei implicați în organizarea loviturii de stat au fost din poporul Igbo din sudul Nigeriei. Obasanjo a fost printre cei care au avertizat că situaţia ar putea degenera în război civil. El s-a oferit să servească drept intermediar între puciști și guvernul civil, care a transferat puterea comandantului militar Johnson Aguiyi-Ironsi. După ce lovitura de stat a eșuat, Olusegun s-a întâlnit cu Ironsi în Lagos. Ironsi a încheiat curând federalismul în Nigeria prin decretul său de unificare în mai 1966, ceea ce a inflamat tensiunile etnice. La sfârșitul lunii iulie, a avut loc o a doua lovitură de stat. În Ibadan, trupele de origine din nordul Nigeriei s-au răzvrătit și au ucis pe Ironsi, masacrând, de asemenea, aproximativ două sute de soldați Igbo. Generalul Yakubu Gowon a preluat puterea.