1941年，英国在摩萨台的帮助下迫使礼萨汗让位予儿子穆罕默德·礼萨·巴列维。1944年，摩萨台再度被选为议员，他与其他十八人组成的新政党伊朗民族阵线得以进入议会，当中包括侯赛因·法特米、艾哈迈德·齐拉克扎德（Ahmad_Zirakzadeh）、阿里·沙伊甘（Ali Shayegan）及卡里姆·桑贾比（Karim Sanjabi），冀建立民主政治及削弱英国的影响力。

支持石油国有化

伊朗的大部分石油库存位于波斯湾地区，当地的石油由英伊石油公司开发并出口到英国。伊朗人逐渐意识到他们从英伊石油公司所得的石油实在微不足道，而英伊石油公司又拒绝了像阿美石油公司对沙特阿拉伯那般的“利润平分”议案，再加上伊朗人不满协约国侵占伊朗，使石油国有化成为了伊朗人广泛重视且盛传的议题。

沙阿穆罕默德·礼萨·巴勒维在1950年6月提拔军官哈吉·阿里·拉兹马拉（Haj Ali Razmara）为总理。哈吉·阿里·拉兹马拉在议会举行前试图游说议员反对石油全盘国有化，他提到“伊朗无法漠视国际义务，而伊朗本身也无法单独经营石油产业”。在发表了这种意见的四天后，好战的原教旨主义派系伊斯兰敢死队（Fadayan-e Islam）成员哈利勒·塔玛色比（Khalil Tahmasebi）剌杀了哈吉·阿里·拉兹马拉。在一些主流的历史文献里，这一系列事件却被描述成不同的故事，“美国大使早前预测拉兹马拉可能会被剌杀或与沙阿陷入权力斗争”。当这个看法得到一些考查和研究证实后，这引起了史学家的争论。在争取扩大石油专利权的谈判破裂后，伊朗伊斯兰议会及伊朗参议院分别在1951年3月15日和20日议决通过将英资运作的英伊石油公司收归国有，接管伊朗的石油产业。

伊朗群众党是另一股促成石油国有化的力量，他们在1951年4月初策动了全国性的罢工和骚乱，抗议石油产业国有化的耽搁，同时表达对石油产业的低收入及恶劣居住环境的不满。他们的行动加上民众庆祝拉兹马拉被剌杀使伊斯兰议会的议员也受到影响。

当选首相

1951年4月28日，伊朗伊斯兰议会以79票赞成、12票反对提名摩萨台为首相。沙阿意识到摩萨台的声望及政治势力俱增，于是任命他为首相。5月1日，摩萨台落实将英伊石油公司国有化，英伊石油公司到1993年到期的特许经营权被撤销，其资产亦被没收。由五名议员组成的委员会被指派到胡齐斯坦强制执行国有化的政策。

摩萨台政府不允许英国参与伊朗的石油产业，英国无从得到伊朗生产的石油，使英伊两国的冲突升级。英伊石油公司以“将其雇员撤走”和告诉油轮船主“伊朗政府发出的收条不被国际市场接纳”作出威胁，摩萨台遂终止了与英伊石油公司的谈判。两个月后，英伊石油公司把技术人员撤离，关闭炼油设施。在收归国有化管治下，许多炼油厂缺乏炼油所需的专业技术人员。英国政府宣布对伊朗实施封锁，加强其在波斯湾的海军力量，并在联合国安全理事会提出申诉。

向以往由英国控制的炼油厂购买石油的买家也被英国政府威胁采取法律行动，英国也与其关系密切的国际石油公司达成共识，不去填补英伊石油公司留下来的空白，使伊朗的石油产业陷入停顿，油产量由1950年的241,400,000桶减至1952年的10,600,000桶。阿巴丹危机使伊朗的石油收益减至几乎零，对摩萨台承诺的国内改革造成压力。同时，英国石油公司和沙特阿拉伯国家石油公司在沙特阿拉伯、科威特和伊拉克增产石油，以弥补伊朗石油减产，故未对英国造成太大的影响。

到1951年末，摩萨台依然受广大民众拥戴，他在此时下令举行选举。虽然摩萨台在城市区域争取到支持，在地方上却是截然不同的局面，摩萨台的选举改革方案（该方案赋予文盲人口获得选举权）受到保守派反对而难产便是一例，保守派的理由是这个方案“不公平对待过去四十年拥有投票权的爱国者”。

伊朗议会内的紧张局势开始升级，国家收益锐减及地方对德黑兰的不满造成了经济危机，保守反对派对摩萨台处理经济危机缺乏耐性，同时民族阵线发动了“针对地主上级阶层的宣传战”。

辞职与暴动

1952年7月16日，正值皇室认可摩萨台的新内阁，摩萨台运用首相的特权任命战争部长及参谋长，但遭到沙阿的坚拒，摩萨台旋即宣布辞职，以博得公众的支持。

资深政治家艾哈迈德·盖瓦姆（Ahmad Qavam）被任命为新首相。在他就职当天，他就计划重启与英国的磋商，以解决石油纠纷，这与摩萨台的政策大相迳庭。民族阵线与多个民族主义、伊斯兰主义和社会主义党派及团体以示威、罢工及游行来回应，并支持摩萨台。伊朗的所有主要城市都出现了大罢工，德黑兰的市集要关闭，德黑兰、哈马丹、阿瓦士、伊斯法罕及克尔曼舍合共250名示威者被杀或受重伤。

伊朗历4月30日起的五天大游行后，军官们都将他们的部队调回军营，以免德黑兰落入示威者手中。沙阿碍于局势动荡，只得罢免艾哈迈德·盖瓦姆，重新任命摩萨台为首相，并给予摩萨台之前争取的军事控制权。

复职与应急权力

较以往具有更大权力的摩萨台说服议会给予为期六个月的应急权力让他可“颁布任何必要的法令来获得债务偿还能力及实施选举、司法及教育改革”。摩萨台任命阿亚图拉阿布-卡西姆·卡沙尼（Abol-Ghasem Kashani）为议会发言人。虽然卡沙尼辖下的伊斯兰学者及伊朗群众党的关系紧张，但两者都是摩萨台政治上的得力助手。

摩萨台利用这种权力开始巩固民主政治制度，并限制非立宪的君主权力、削减沙阿的财政预算、禁止沙阿直接与外国使节联系、将皇室领地转移到国内，又将沙阿的孪生姐妹、热衷政治的阿什拉芙·巴列维（Ashraf Pahlavi）驱逐。

1953年1月，摩萨台成功使议会把“应急权力延长十二个月”。在这种情况下，他颁布了土地改革法例，建立村议会，提高农民的生产份额，削弱了农村贵族的利益，并废止了伊朗多个世纪以来封建的农村体制。

不过，由于受到英国的抵制，伊朗人的生活“日益贫困和不快”，摩萨台的政治盟友亦开始破裂，政敌丛生。

在一定程度上受到一些伊朗人当英国间谍的影响，摩萨台政治联盟的部分成员把矛头转向摩萨台，包括以工人为根基的劳工党党魁穆扎法尔·巴藻伊；曾经帮助摩萨台取缔阿巴丹炼油厂、一度被视为摩萨台接班人的侯赛因·马基，以及直言不讳的阿亚图拉卡沙尼以“摩萨台批评英国的说话回敬他”。

摩萨台的政策越发令英国政府陷入窘局，尤其是英国失去了对伊朗石油产业的控制，英国也曾多番尝试与摩萨台政府达成协议，但终告失败。

英国自身受到第二次世界大战后的问题困扰，无法独力解决与伊朗的争端，英国希望假手美国解决问题。美国起初反对英国的政策，在美国多番尝试调停失败后，美国国务卿迪安·艾奇逊曾说英国“对伊朗的政策坚决且具破坏力”。到1953年初，德怀特·艾森豪威尔当选为美国总统，使美国政府对伊朗的政策产生了改变。

虽然摩萨台曾公开过他对社会主义的厌恶，英国首相温斯顿·丘吉尔却向美国表示“摩萨台逐渐倾向共产主义”，并害怕伊朗在冷战的阴影下陷入苏联的势力范围。

随着苏联的影响力扩大，英国政府担心摩萨台会受到亲苏政党伊朗群众党的影响，英美两国遂开始抨击摩萨台的政策会危害伊朗。

1953年1月，摩萨台与卡沙尼之间摇摇欲坠的关系更为紧张，卡沙尼反对摩萨台延长应急权力一年的要求。

阿贾克斯行动

1952年10月，摩萨台公然视英国为敌国，切断了伊朗与英国的所有外交关系。同年11月和12月，英国情报人员建议美国情报机关撵走摩萨台。美国的德怀特·艾森豪威尔政府和温斯顿·丘吉尔领导的英国政府同意合作铲除摩萨台。1953年3月，美国国务卿约翰·福斯特·杜勒斯指示时任美国中央情报总监的弟弟艾伦·杜勒斯制定推翻摩萨台的计划。

1953年4月4日，艾伦·杜勒斯同意拨款1,000,000美元用以“采取任何可导致摩萨台倒台的办法”。驻德黑兰的中央情报局人员不久后便针对摩萨台策动宣传战。根据《纽约时报》的报道，美国和英国的情报人员在同年6月初在贝鲁特会晤，为这个计划作最后的修订，据后来披露的文档，前总统西奥多·罗斯福的孙子、中央情报局近东及非洲主管克米特·罗斯福亲自到德黑兰指导行动。《纽约时报》在2000年披露了一份中央情报局文档的部分内容，名为《秘密行动史－推翻伊朗首相摩萨台－1952年11月至1953年8月》。情报人员唐纳德·威尔伯（Donald Wilbur）在这份文件里描述了详细计划，以及美国和英国政府所实施的行动。

整个阿贾克斯行动的重点在于说服沙阿颁布法令罢免摩萨台，沙阿早在多个月前也尝试过这样做。不过沙阿害怕作出这种很可能不受欢迎及合法性存疑的举动，美国对此花费了许多心力和资金，包括以貂皮大衣及金钱贿赂阿什拉芙，使沙阿改变主意。

摩萨台察觉到针对他的阴谋，加强了对政府内部共谋者的注视。摩萨台进而“下令召开全国公投”以解散议会，他废除了宪法所保障的不记名投票，以确保他在公投当中获胜。1953年8月4日，全国公投在记名投票的状况下进行，摩萨台赢得“99.9%的选票”。同年8月16日，摩萨台解散议会，但他的计划弄巧成拙，反而让中央情报局得利。

沙阿流亡

罗斯福向沙阿表示不论沙阿参与行动与否，美国也会着手进行该行动，沙阿终在1953年8月向中央情报局屈服，以书面法令的形式正式罢免摩萨台，这是宪法所允许的。沙阿以谨慎起见流亡到巴格达，并转向意大利罗马掩饰行踪。沙阿签署了两份法令，一是罢免摩萨台，另一份则任命中央情报局属意的军官法兹卢拉·扎赫迪为首相。这些法令都在唐纳德·威尔伯的计划之内，他将之设计到让外界觉得这是合法的行动，这可以透过解密文件看到。中央情报总监艾伦·杜勒斯其后给唐纳德·威尔伯一封嘉许信，以表扬他的计划。该信件经已解密，而唐纳德·威尔伯的自传里亦有刊载。

政变

罗斯福等人策动的大型示威席卷各地，一些被收买的部落成员也准备支援政变。被罗斯福收买且冒充成支持及反对君主的示威者在街头爆发冲突，又抢掠和焚烧清真寺和报社，导致约300人死亡。1953年8月19日，一直在潜伏的沙阿支持者被中央情报局策动，他们由退役将军、摩萨台内阁的前内政部长法兹卢拉·扎赫迪和诸如沙班·贾法里等当地强人领导，并占据了上风。在罗斯福的示意下，伊朗军方亦采取行动，支持沙阿的坦克军团冲入首都并炮轰首相官邸。摩萨台在暴徒洗劫官邸之前逃离，他在翌日向被中央情报局扶植的法兹卢拉·扎赫迪投降，不久后被收监在军事监狱。

沙阿回归

沙阿在1953年8月22日返回德黑兰，摩萨台在不久后被军事法庭裁定叛国，但扎赫迪和沙阿都同意恕免他的死罪（根据当时的法律可判处死刑），结果摩萨台被判监三年，他被单独囚禁在一个军事监狱里，及后被软禁在距离德黑兰不远处的家乡，直至1967年3月5日逝世。

扎赫迪的新政府很快就与外国石油公司达成协议组成财团，“大量恢复伊朗石油输出到全球市场”，美国和英国可分享伊朗石油最大的份额。美国则资助沙阿政府，包括军队及秘密警察萨瓦克的组建，直至1979年沙阿被伊朗伊斯兰革命推翻。

在1979年的伊朗伊斯兰革命里，美国阴谋推翻摩萨台成为了反美示威浪潮的号召力，摩萨台仍是伊朗历史里最受欢迎的人物之一。不过，他的世俗主义和西式的作风使他并不受到霍梅尼的伊斯兰政府的重视。

具有权势的什叶派教士不再支持摩萨台被认为是他们担心共产主义者会控制国家。有人认为在背弃摩萨台联盟的成员当中，尤以阿亚图拉阿布-卡西姆·卡沙尼和其他的教士至关重要，反映出阿訇在伊朗社会当中的重要地位，并且构成了伊朗伊斯兰革命的预兆。失去了他们的支持意味着切断了摩萨台与低下阶层和广大民众之间的联系，这对伊朗的任何群众运动来说是致命的。

艾森豪威尔政府虽然严词反对摩萨台的政策，但美国在伊朗政变的角色在许多年来一直不为人知。艾森豪威尔在他的回忆录里愤怒地评价摩萨台，以不切实际和天真来形容他，但他并没有承认过插手伊朗政变。

中央情报局牵涉政变一事终被揭发，导致了1970年代中央情报局及国会听证会的争论。支持者认为该政变是战略必要，并赞扬中央情报局特工的效率，而反对者则称该计划是偏执、殖民色彩、不道德的。

2000年3月，美国国务卿马德琳·奥尔布赖特表示了她对摩萨台被推翻感到懊悔：“艾森豪威尔政府相信他的行动是在战略上是合理的，但那次政变却对伊朗政局发展造成窒碍，这可以理解为何那么多伊朗人愤恨美国的介入。”同年，《纽约时报》根据中央情报局的解密文档对伊朗政变作出了详细的报道。

摩萨台因他的举世闻名、蔑视英国和争取民主而被选为1951年时代年度风云人物，其他在当年的候选人物包括美国国务卿迪安·艾奇逊、美国上将德怀特·艾森豪威尔及美国上将道格拉斯·麦克阿瑟。

2013年8月18日，美国《外交政策》杂志网站报道称，时隔60年后，美国情报部门首次公开承认，当年操纵了这场颇具争议的政变。

报道指出，所公布的以及美国国家安全档案馆网站依据信息自由法所获的文件，均来自中情局的一位历史学家在20世纪70年代所撰写的内部报告，关于伊朗的部分仅是一份十分简短的摘录。

据悉，该文件首度公开是在1981年，不过大部分内容都被人为地删除，其中就包括名为“秘密行动”的第三节的所有内容，里面有一部分正记录了上述政变。这份公开的摘录中写道，作为美国外交政策的行动之一，中情局操纵了这场推翻摩萨台及其民族阵线内阁的政变。同时，记录补充称，“出于伊朗可能投入‘苏联的怀抱’的风险”，“迫使美国……不得不策划并实施了代号为‘TPAJAX’的行动。”

然而，至于为何中情局最后决定亲自操刀，其间的缘由还不得而知。中情局与英国的特工们就此次行动写下了大量的书籍与文章，特别提到了克米特-罗斯福――美国中情局此次政变的首席顾问。此外，美国总统克林顿与奥巴马，也已公开承认美国参与了此次政变。

但是美国的机密工作者，特别是情报界，对这些问题往往有不同的看法。尽管已经过去了几十年，但他们仍然对这种公开“来源与方法”的做法包括传统的宣传方法在内，表示担忧。他们担心这有可能会加剧伊朗对美国的抵触。这些人坚持认为，通过向泄密这样的非官方渠道昭告天下与官方的正式公开间存有很大差异。

最后，该报道对中情局勇于坦承真相的行为表示认同，认为至少，中情局已迈出了改变的第一步，这是颇受欢迎的举动。出于接近历史真相的渴望，人们只能寄希望于中情局能够继续这种公开历史记录的举动，特别是那些仍具有影响的历史事件。

穆罕默德·摩萨台在2003年的电视节目《苏拉娅》（Soraya）里扮演着重要的角色，该节目论及沙阿的第二任妻子、伊朗皇后苏拉娅·埃斯凡迪亚里-巴赫蒂亚里（Soraya Esfandiary-Bakhtiari）的生活，穆罕默德·摩萨台由克罗德·布拉瑟尔（Claude Brasseur）饰演。