Obasanjo fløj tilbage til Nigeria i januar 1966 for at finde landet midt i et militærkup.
ledet af major Emmanuel Ifeajuna. Næsten alle dem, der var involveret i organiseringen af kuppet, var fra Igbo-folket i det sydlige Nigeria. Obasanjo var blandt dem, der advarede om, at situationen kunne gå ud i borgerkrig. Han tilbød at fungere som mellemmand mellem kuppemagerne og den civile regering, der havde overført magten til den militære øverstkommanderende Johnson Aguiyi-Ironsi. Da kuppet mislykkedes, mødte Olusegun Ironsi i Lagos. Ironsi sluttede snart føderalismen i Nigeria gennem hans foreningsdekret i maj 1966, noget, der antændte etniske spændinger. I slutningen af juli fandt et andet kup sted. I Ibadan gjorde tropper af nordlig nigeriansk oprindelse oprør og dræbte Ironsi og massakrerede også omkring to hundrede Igbo-soldater. General Yakubu Gowon tog magten.