V auguste 1953, Mosaddeghova vláda bola zvrhnutá CIA-orchestrovanej
Štátny prevrat. Dňa 15. augusta mal byť Fatemi zatknutý spolu s Mosaddeghom a ďalšími blízkymi spolupracovníkmi, ale prvý pokus o prevrat pod vedením USA zlyhal. Fatemi bol zatknutý skupinou rojalistických dôstojníkov a vojakov, ktorí sa tak ponáhľali, že mu nebolo dovolené obuť sa, ale nakoniec ho prepustili a odišiel priamo do Mosaddeghovej rezidencie. Z obavy z zjavného neúspechu prevratného zásahu, Mohammad Reza Pahlavi okamžite utiekol do Bagdadu. Ráno po prvom pokuse o prevrat, zatiaľ čo Mosadegh bol stále silným zástancom ústavnej monarchie, Fatemi radil Mosadeghovi, aby vyhlásil republiku v dôsledku neúspešného pokusu o prevrat. Večer toho istého dňa Fatemi v ohnivom redakčnom článku v jeho novinách "Bakhtar-e Emruz" a vo verejnej reči odsúdil šáha ako "kapriciozného a krvilačného", "služobníka Britov" a "zlodeja Bagdadu". Dňa 19. augusta boli kancelárie novín Fatemi napadnuté a spálené davom podnecovaným iránskym agentom CIA. Neskôr v ten deň sa podaril druhý pokus o prevrat. S Mosaddegh zatknutý, Fatemi odišiel do podzemia, berúc útočisko v úkryte Tudeh.