I ett tv-sänt tal till nationen uppgav befälhavaren för Thailands armé, Prayuth Chan-ocha att landets väpnade styrkor tar över regeringens funktioner i syfte att återställa ordningen, rapporterar BBC News.
Dessförinnan fördes landets partiledare, inklusive oppositionsledaren Suthep Thaugsuban, ut ur förhandlingssalen på generalens order. Thaugsuban ska därefter ha gripits.
De politiska fraktionerna hade fört fruktlösa samtal i två dygn innan statskuppen utlystes.
Tidigare hade 300 soldater dragits samman för att omringa den centrala arméklubben, där förhandlingarna mellan militärerna och oppositionen pågick.
Det politiska läget i Thailand har varit oroligt sedan slutet av förra året, då den dåvarande premiärministern upplöste parlamentets lägre kammare.
I tisdags utlystes undantagstillstånd i landet till följd av de pågående regeringskritiska upploppen. Dödstalet har stigit till 28.
Armén har utfärdat ett allmänt utegångsförbud mellan klockan 22 och 05.
Utrikesminister Carl Bildt ser ingen anledning för svenska turister i Thailand att oroa sig för tillfället.
– Varje dag har vi i snitt 40 000 svenskar i Thailand. Vi har ingen anledning att anta att detta innebär problem (för dem). Vi uppmanar dem att följa utvecklingen genom ambassadens hemsida, säger Carl Bildt till TT.