مصدق آن را نپذیرفت و آورنده پیام، سرهنگ نصیری را بازداشت کرد. شاه نیز که در رامسر بود، با هواپیمای شخصی‌اش به بغداد گریخت.در روزهای ۲۵ تا ۲۸ مرداد، زاهدی پنهان بود و تنها توانسته بود ارتباطاتی با برخی از دوستان قدیمی خود در نیروهای ارتش پیدا کند.
به گفته اردشیر زاهدی، پسرش، قرار بود با چند واحد ارتشی از اصفهان و کرمانشاه به سمت تهران حرکت کرده و مصدق را وادار به پذیرش فرمان شاه کنند؛ ولی با سرنگونی دولت در کودتای ۲۸ مرداد، عملیات نظامی مورد نظر زاهدی انجام نشد.
در این روزها مهم‌ترین کار زاهدی و فرزندش، تکثیر و پخش فرمان شاه مبنی بر نصب زاهدی و مذاکره موفقیت‌آمیز با نیروهای مخالف مصدق بود. در نتیجه آنان با صدور تلگراف‌هایی به شاه، به او که از بغداد به رم رفته بود، اطمینان دادند که با این انتصاب موافقند.
پس از آنکه شاه به ایران بازگشت، زاهدی به درجه سپهبدی نائل شد. او روابط با دولت انگلیس را که در زمان مصدق قطع شده بود، از سر گرفت و مذکرات نفت را از ۲۲ فروردین ۱۳۳۳ با سرپرستی وزیر امور اقتصادی و دارایی، دکتر علی امینی آغاز کرد که منجر به قرارداد کنسرسیوم یا قرارداد امینی - پیج شد. دکتر علی امینی چهره‌ای موجه و وزیر پیشین دولت مصدق بود.
بر اساس قرارداد جدید که پس از ماه‌ها مذاکره در ۲۸ شهریور، به امضای طرفین و در ۲۹ مهر به تایید مجلس شورای ملی و در ۶ آبان به تصویب مجلس سنا رسید؛ اگرچه ملی شدن نفت و صنایع نفت ایران مورد پذیرش طرف‌های خارجی قرار گرفت، ولی دولت ایران تضمین می‌کرد که تا ۲۵ سال نفت تولیدی را به شرکت‌های عضو کنسرسیوم (آمریکایی، انگلیسی، هلندی و فرانسوی) بفروشد. به این ترتیب فروش نفت ایران پس از نزدیک به چهار سال وقفه در بهمن سال ۱۳۳۳ از سر گرفته شد.
زاهدی نخست‌وزیر هنگامی که لایحه کنسرسیوم را به مجلس می‌داد، در توجیه آن گفت: «ما با این قرارداد توانستیم کلاه بزرگی سر انگلیس و آمریکا بگذاریم.»
با بالاگرفتن اختلافات میان زاهدی و شاه، در ۱۶ فروردین ۱۳۳۴ او از مقام خود کناره گرفت و به‌عنوان نماینده دائمی ایران در دفتر اروپایی سازمان ملل متحد به سوئیس فرستاده شد که عملا نوعی تبعید به شمار می‌رفت. زاهدی سپس رهسپار ژنو شد و ریاست دفتر نمایندگی دائمی ایران در مقر اروپایی سازمان ملل را برعهده گرفت. او سرانجام در شهریور ۱۳۴۲ درگذشت.