สาเหตุของการรัฐประหารสืบเนื่องจากความแตกแยกกันระหว่างกลุ่มทหาร ที่นำโดย พล.อ.สฤษดิ์ ธนะรัชต์ ผู้บัญชาการทหารบก กับ พล.ต.อ.เผ่า ศรียานนท์ อธิบดีกรมตำรวจ ที่ค้ำอำนาจของรัฐบาล จอมพล ป. พิบูลสงคราม
การเลือกตั้งทั่วไปที่เกิดขึ้นในวันที่ 26 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2500 ไม่อาจทำให้ประชาชนยอมรับในผลได้ เนื่องจากเป็นการเลือกตั้งที่นับได้ว่ามีการโกงกันมากที่สุดในประวัติศาสตร์ นับตั้งแต่ ใช้เครื่องบินโปรยใบปลิวโจมตีฝ่ายตรงข้าม ข่มขู่ชาวบ้าน ประชาชน ให้เลือกแต่ผู้สมัครของพรรคเสรีมนังคศิลาของรัฐบาล หรือ การเวียนเทียนมาลงคะแนน การสลับหีบบัตร การแอบหย่อนบัตรคะแนนเถื่อนเข้าไปในหีบ และต้องใช้เวลานับคะแนนกันนานถึง 7 วัน ด้วยกัน ผลการเลือกตั้ง พรรคเสรีมนังคศิลา ของจอมพล ป. พิบูลสงคราม ได้เสียงข้างมาก ขณะที่พรรคประชาธิปัตย์ พรรคฝ่ายค้านคู่แข่งได้เพียง 5 ที่นั่ง เท่านั้น
2 มีนาคม นิสิตจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยและประชาชนร่วมกันเดินขบวนประท้วงการเลือกตั้ง มีการลดธงเหลือแค่ครึ่งเสาเป็นการไว้อาลัย และเรียกร้องให้ พล.อ.ท.มุนี มหาสันทนะ เวชยันต์รังสฤษฎ์ ซึ่งเป็น ส.ส.สังกัดพรรคเสรีมนังคศิลา ลาออกจากตำแหน่งอธิการบดีจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
จอมพล ป. นายกรัฐมนตรี สั่งประกาศภาวะฉุกเฉิน และแต่งตั้งให้ พล.อ.สฤษดิ์ เป็นผู้ปราบปรามการชุมนุม แต่เมื่อฝูงชนเดินทางมาถึงสะพานมัฆวานรังสรรค์แล้ว พล.อ.สฤษดิ์กลับเข้าร่วมเดินขบวนกับประชาชนด้วย และเมื่อถึงหน้าทำเนียบรัฐบาลได้เป็นผู้เปิดประตูทำเนียบ นำพาประชาชนเข้าพบ จอมพล ป. พิบูลสงคราม เมื่อได้เจรจาจนได้ข้อสรุปว่า จอมพล ป. ยอมรับว่าการเลือกตั้งครั้งนี้ไม่ชอบมาพากลและจะจัดการเลือกตั้งขึ้นใหม่ จึงได้พูดผ่านโทรโข่งขอให้ผู้ชุมนุมสลายตัวไปอย่างสงบ และขอให้อัญเชิญธงขึ้นสู่ยอดเสาตามปกติ ซึ่งก็ได้เป็นไปตามอย่างที่ พล.อ.สฤษดิ์ ร้องขอทุกประการ ซึ่งการเดินขบวนประท้วงครั้งนี้นับเป็นการชุมนุมทางการเมืองเป็นครั้งแรกของประชาชนชาวไทยนับตั้งแต่เปลี่ยนแปลงการปกครอง พ.ศ. 2475 เป็นต้นมา
สภาพโดยทั่วไปแล้วในเวลานั้น สภาพบ้านเมืองตกอยู่ในภาวะของความวุ่นวาย นักเลง อันธพาล อาละวาดป่วนเมืองราวกับไม่เกรงกฎหมาย ทั้งนี้ เป็นที่รับรู้กันโดยทั่วไปว่า ที่เหล่าอันธพาลสามารถกระทำการได้โดยได้ใจนั้น เป็นเพราะมีตำรวจ โดย พล.ต.อ.เผ่า ศรียานนท์ อธิบดีกรมตำรวจให้การสนับสนุนอยู่ และจากนั้นมา ทหารและตำรวจก็เกิดความแตกแยกกัน โดยไฮปาร์คโจมตีกันบนลังสบู่ที่ท้องสนามหลวงสลับกันวันต่อวัน ในบางครั้ง ทหารชั้นประทวนก็ยกพวกล้อมสถานีตำรวจจนเกิดเหตุทำร้ายร่างกายตำรวจบ้าง แต่ก็ไม่เกิดเหตุรุนแรงมากไปกว่านั้น
14 กรกฎาคม ซึ่งเป็นวันครบรอบวันเกิด 60 ปี ของจอมพล ป. พิบูลสงคราม พล.อ.สฤษดิ์ ธนะรัชต์ เข้าอวยพรวันเกิดและนำลูกสุนัขตัวหนึ่งมอบให้เป็นของขวัญ พร้อมกล่าวว่าจะจงรักภักดีต่อจอมพล ป. เช่นเดียวกับสุนัขตัวนี้ เพื่อเป็นการสยบความขัดแย้ง
15 กันยายน พล.อ.สฤษดิ์ และคณะนายทหารในบังคับบัญชา ได้มีแถลงการณ์ขอให้ จอมพล ป. ลาออก และ พล.ต.อ.เผ่า ศรียานนท์ ลาออกจากตำแหน่งทั้งหมด ซึ่งหลังจากแถลงการณ์อันนี้ออกมาแล้ว มีรายงานที่เชื่อถือได้ว่า สมาชิกพรรคเสรีมนังคศิลาเสนอให้ จอมพล ป. จัดการอย่างเด็ดขาดกับ พล.อ.สฤษดิ์ และกลุ่มทหารในวันพรุ่งนี้ เท่ากับเป็นการบีบบังคับให้ พล.อ.สฤษดิ์ ตัดสินใจอย่างแน่นอนในการทำรัฐประหารเพื่อเป็นการตัดหน้า