Сменив пост военного министра на должность командующего военным округом, Антонеску критиковал проводившуюся новым правительством внешнюю политику Румынии, заключавшуюся в балансировании между англофранцузским и германо-итальянским блоками, и требовал ориентации только на Германию. Поводом для переворота послужило принятие правительством Кароля II условий Первого венского арбитража, по которому от Румынии в пользу Венгрии отторгалась территория Северной Трансильвании. Первыми, кого гитлеровцы проинформировали о готовящемся отторжении (части Трансильвании, открывающейся в связи с этим возможности устранить Кароля II) были Антонеску и глава железногвардейцев Хориа Сима. Сима еще в июле 1940 года вышел из состава правительства, а Антонеску тогда же послал Каролю II резкое письмо, в котором обвинял его по существу в неспособности управлять страной, за что был понижен в чине, подвергнут аресту и сослан в Быстрицкий монастырь. Тем самым и генерал, и Сима обеспечили себе «непричастность» к решению трансильванского вопроса в пользу хортистов и возможность выступить в нужный момент в роли «спасителей» страны.
Уже 30–31 августа, когда Коронный совет, созванный Каролем, обсуждал вопрос об уступке Венгрии северной части Трансильвании, в стране начались массовые демонстрации протеста. Попытка «Железной гвардии» захватить власть провалилась. Тогда гитлеровцы включили механизм, с помощью которого власть в Румынии все же перешла в руки «Железной гвардии», но уже на основе ее союза с Антонеску и его приверженцами в военных и политических кругах страны.
5 сентября король назначил Антонеску главой правительства с диктаторскими полномочиями. На следующий день Кароль II, по требованию Антонеску, подписал акт об отречении от престола в пользу своего сына Михая и затем покинул Румынию, чтобы никогда уже в нее не вернуться.
Антонеску сформировал свое правительство. В его состав вошли генералы — сторонники Антонеску, представители национал-царанисты и национал-либералы, железногвардейцы. Последние заняли ведущие посты в кабинете министров иностранных, внутренних дел, префекта полиции. Сима стал заместителем премьер-министра.
Монархия была сохранена больше из тактических соображений. Новый король, 19-летний Михай, сразу после коронации поздравил Антонеску с приходом к власти и пожелал «полного успеха» ему, а также «Железной гвардии» в «перестройке страны». Антонеску объявил Румынию «национал-легионерским» государством, а себя, по гитлеровскому образцу, — «кондукэторулом», т. е. румынским фюрером. Отменив Конституцию 1938 года и таким образом ликвидировав последние остатки парламентаризма, он присвоил себе право управлять страной путем издания собственных декретов, имеющих силу закона и подлежащих беспрекословному исполнению. Новоиспеченный румынский диктатор направил в Берлин послание, в котором благодарил Гитлера за поддержку и уверял в своей верности. Антонеску понимал шаткость установленной им диктатуры. В докладе, представленном Гитлеру адмиралом Канарисом, побывавшим в те дни в Румынии, подчеркивалось, что режим Антонеску может устоять лишь при поддержке Германии. Поэтому румынский диктатор просил Гитлера ввести на территорию Румынии германские механизированные и авиационные соединения.
20 сентября германское верховное командование издало директиву о вводе войск на румынскую территорию с целью «оказания помощи Румынии, нашему другу, в организации и обучении ее вооруженных сил». В октябре гитлеровские войска расположились в стране. Их численность быстро возрастала и к декабрю превысила 500 000 человек.
Спустя два месяца после своего прихода к власти Антонеску предпринял поездку в Берлин и Рим, чтобы обсудить вопросы сотрудничества Румынии с державами «оси», определить ее место в «новом порядке Европы» и заручиться поддержкой румынских захватнических планов.
В Риме Антонеску сказал Муссолини, что «понимает невозможность возвращения Северной Трансильвании сейчас и будет ждать окончания войны». В Берлине «кондукэторулу» был оказан исключительно благожелательный прием. Гитлер пообещал все, чего пожелал румынский диктатор, в том числе и присоединения в будущем Бессарабии и других советских земель к Румынии, дав понять, таким образом, что война с СССР — дело решенное. Уже на следующий день, 23 ноября 1940 года, Антонеску подписал протокол о присоединении Румынии к Тройственному пакту. Режим Антонеску внутри страны сразу же приобрел террористический характер. Уже в сентябре 1940 года в Румынии было создано 35 концентрационных лагерей и тюрем. В отличие от королевской диктатуры военно-фашистский режим не счел нужным сохранять даже видимость парламентаризма. Он отменил действие конституции, ликвидировав все гражданские права. Многие промышленные предприятия были милитаризированы, от рабочих и служащих там требовали военной дисциплины, а нарушителей предавали суду военного трибунала.
С провозглашением Румынии национал-легионерским государством «Железная гвардия» стала руководящей силой нового режима. Специальным правительственным распоряжением от 23 сентября 1940 года власти на местах обязывались сотрудничать с легионерским движением и предупреждались, что невыполнение указаний префектов-железногвардейцев повлечет за собой отстранение от должности и строгое наказание. Дорвавшаяся до власти «Железная гвардия» развернула массовый террор, расправляясь бандитскими методами со своими политическими противниками. Став правящей и к тому же единственной партией, деятельность которой разрешалась режимом, она воспользовалась этим для увеличения своей численности и усиления влияния среди населения.
В результате кампаний по «румынизации» (т. е. конфискации предприятий, принадлежавших евреям и политическим противниками железногвардейцев) и созданию «руководимой экономии», принявших массовый характер, было дезорганизовано хозяйственное положение страны.
Усилившаяся нехватка продовольствия, сырья, товаров, кредитов грозила полностью парализовать экономику. Антонеску вынужден был выступить с заявлением, в котором он потребовал устранить «все плохое в администрации государства и экономики», подразумевая под этим некомпетентное и вредное вмешательство «Железной гвардии». Кризис разразился и в политической сфере. Легионеры открыто расправ лялись с теми политическими деятелями, которые в свое время по разным причинам выступали против «Железной гвардии».
Антонеску санкционировал принятие особого закона, который предусматривал смертную казнь или каторжные работы сроком от 5 до 10 лет за преступления против «общественного порядка». Затем 30 ноября 1940 года было официально объявлено о роспуске легионерской полиции, а три дня спустя издано предписание о принятии строгих мер в связи с самоуправством железногвардейцев. Декрет о роспуске легионерской полиции фактически не был выполнен. Более того, Сима неоднократно брал на себя функции главы правительства, конфликт зашел так далеко, что в начале января 1941 года легионер Гика, являвшийся начальником полиции, отдал распоряжение не выполнять указания генерала Антонеску, а подчиняться только его собственным приказам.
В конце концов Антонеску отправился в Берлин, чтобы там добиться согласия на предоставление ему «свободы рук» в отношении железногвардейцев. Гитлер, заинтересованный в прекращении распрей среди своих ставленников в Румынии, недолго колебался, кому из них отдать предпочтение. Антонеску получил полную поддержку.
В ночь на 19 января железногвардейцы подняли вооруженный мятеж. За первые три дня мятежа были зверски убиты многие десятки жителей Бухареста, разграблено имущество более чем на сто миллионов лей. Антонеску выжидал до 22 января, не предпринимая активных ответных действий. Только когда волна путча стала распространяться по стране, он, получив поддержку Гитлера, отдал армии приказ приступить к подавлению легионерского мятежа. Уже сутки спустя «Железная гвардия» была вынуждена прекратить сопротивление. Многие легионеры, в том числе и их «капитан», были схвачены, но Антонеску не решился расправиться с ними. Симу он отправил в Германию, где тот и оставался до последних дней войны. «Железная гвардия» перестала существовать как организованная сила. Антонеску сформировал правительство, состоявшее исключительно из его сторонников. Из 12 министерских постов 9 заняли генералы. В остальном положение страны практически не изменилось.