Ascendió a teniente coronel en 1966 y en 1968 participó, junto con otros militares, entre ellos Boris Martínez, José H. Ramos, en un golpe de Estado en contra del presidente electo, Arnulfo Arias Madrid.

José María Pinilla Fábrega se proclama presidente, pero posteriormente hubo cambios internos en el mando golpista que llevaron a Torrijos al liderazgo militar (Martínez fue exiliado en 1969) y se autoproclama general de brigada, asumiendo la conducción política en marzo de 1969.

Torrijos consolidó su poder tomando el mando de la autoridad gubernamental, disolviendo los partidos políticos existentes.

Bajo estas condiciones el régimen de Torrijos llamó a elecciones para crear una Asamblea Constituyente que redactaría una nueva Constitución, la cual en su artículo 277 decía que se reconoce a Torrijos como líder máximo de la revolución panameña y le dio poderes casi absolutos en 1972.

[2]​ También se enfrentó a las multinacionales norteamericanas, exigiendo mayores salarios para los trabajadores, y redistribuyó 180.000 hectáreas de tierras sin cultivar.

[2]​ Finalmente, en 1977, firmó los Tratados Torrijos-Carter (que sustituía el anterior tratado Hay-Bunau Varilla), según el cual se legalizaban las bases militares y se establecía la neutralidad del Canal de Panamá a perpetuidad, así como una fecha para el fin de la presencia militar norteamericana y la devolución del Canal de Panamá.

Finalmente los tratados fueron aprobados por la mayoría del pueblo panameño [cita requerida] y ratificados por ambos países.