بیست و ششم مرداد ۱۳۳۲، در گرماگرم کودتا و وقتی هنوز سرنوشت کشور روشن نبود در روزنامه‌اش تیتر زد: «خائنی که می‌خواست وطن را به خاک و خون بکشد، فرار کرد.»
وقتی این تیتر را می‌زد، فکرش را هم نمی‌کرد که در چشم به هم زدنی جای بازنده و برنده بازی عوض شود و شاه فراری با سلام و صلوات برگردد و این‌بار حتی محکم‌تر از قبل بر تختش تکیه بزند. این وسط وزیر خارجه دولت محمد مصدق که در آن روزها از همه تندتر رفته بود، چاره‌ای جز فرار نداشت. شاید خودش هم حدس می‌زد که در پس دستگیری، جزایی جز مرگ، انتظارش را نمی‌کشید. این بود که خودش را پنهان کرد.
فاطمی مدتی که در مخفیگاه بود، چند باری خانه عوض کرد. هر چند این کارها حکم جستن‌های ملخکی را داشت که آخر به دام بود و تقلای بی‌ثمر می‌کرد. مخفی بودن او نزدیک هفت ماهی به درازا کشید و در این مدت هر از چندگاهی شایعات بی‌اساسی درباره دستگیری‌اش نقل محافل می‌شد. دیگر سال ۱۳۳۲ داشت تمام می‌شد و معمای سیدحسین فاطمی همچنان برای حکومت حل نشده، باقی بود. تا اینکه صبح روز ۲۲ اسفند باز هم شایعه دستگیری او دهان به دهان چرخید. خیلی‌ها گمان کردند چیزی بیشتر از شایعه در کار نیست. این‌بار اما ماجرا فرق داشت. همه در کنجکاوی درستی و نادرستی خبر بودند که فرمانداری نظامی اطلاعیه‌ای منتشر کرد که حکایت از تایید دستگیری داشت: «بدین‌وسیله به اطلاع عموم می‌رسد که دکتر حسین فاطمی ساعت ۹ صبح امروز به وسیله سرکار سروان حبیب‌الله جلیلوند، افسر اداره انتظامی شهربانی و مامورین فرمانداری نظامی پس از تجسسات طولانی در یکی از کوچه‌باغ‌های تجریش دستگیر و تحویل فرماندار نظامی گردید.»
روزنامه‌نگار‌ها بلافاصله دست به قلم برده و به شرح ماجرا برای مردمی پرداختند که تشنه شنیدن جزییات قضیه بودند؛ به خصوص که فاطمی در همان روز دستگیری پس از بازپرسی مقدماتی و در راه انتقال به زندان قصر، از سوی فردی (یا شاید افرادی) مورد حمله قرار گرفت. این فرد که روزنامه‌های وقت او را ناشناس خواندند، کسی جز شعبان جعفری معروف به شعبان بی‌مخ نبود. اینکه آیا قصد او کشتن فاطمی بوده یا نه، روشن نیست. خود شعبان سال‌ها بعد در جواب سوالی که از او درباره آن ماجرا شد، ضرب و شتم فاطمی را تایید اما چاقو زدن را انکار کرد: «دم شهربانی زدمش، چاقو نزدم. بی‌خود میگن چاقو زده...» حال سیدحسین فاطمی در اثر آن حمله وخیم شد و کارش به بیمارستان کشید. روزنامه‌های وقت تا چند روز از حال و روز نزار او خبرهای متعددی منتشر کردند.
دادگاه او در کنار دیگر کسانی که در دولت مصدق نقش داشتند، در مهرماه ۱۳۳۳ تشکیل شد و در همان ماه هم حکم صادر شد. سنگین‌ترین حکم آن دادگاه یعنی اعدام برای فاطمی صادر شد. دادگاه تجدید‌نظر در آبان ماه برگزار شد که آن نیز برای او حاصلی جز تایید حکم قبلی نداشت. در واقع کودتا گوشت قربانی می‌خواست و آن گوشت قربانی کسی جز فاطمی نبود.
