Не посчитав возможным разглашать свои планы в рабочей среде, Совет фронтовиков во главе со своим председателем прапорщиком В.И. Мерзляковым, членами Совета Разживиным, Непряхиным, Мехоношиным и др. активно вел тайные переговоры с находящимися в Воткинске офицерами. Среди давших свое согласие руководить действиями восставших Лотков называет штабс-капитанов Мудрынина и Шадрина, капитана Чебкасова, ротмистра Агафонова, поручика Пьянкова. Одновременно шла детальная проработка плана мятежа. Главной целью было разоружение основной опоры большевиков в Воткинске — красноармейского гарнизона, который, по оценкам заговорщиков, насчитывал около 800 штыков. Вряд ли организаторы восстания были знакомы с ленинскими работами, но действовали они почти строго по его советам: в первую очередь планировалось захватить почту, телеграф, телефонную станцию и казначейство, снять рельсы у железнодорожного моста через р. Сивая и тем самым прекратить сообщение с Камской пристанью. Также делался расчет на захват заводоуправления и здания Совета с имеющимися там запасами оружия.
Утром 17 августа 1918 г. воткинские фронтовики заняли заранее заготовленные позиции. Но начало вооруженного выступления все откладывалось: рота ижевцев, которая должна была прибыть на рассвете, запаздывала. Двигаясь ночью, 60 верст без дорог, напрямик через лес, чтобы не выдать себя раньше времени, ижевцы смогли добраться до Воткинска только с 2—3-часовым опозданием. Лишь в 8 часов утра раздался долгожданный залп, давший сигнал к началу вооруженного восстания. Дальнейший ход событий развивался во многом в соответствии с разработанным ранее планом. Цепи ижевцев входили в завод с западной стороны, со стороны сарапульского тракта. В это время воткинские фронтовики, вооруженные по большей части одними револьверами, смели красные посты и захватили оружие, хранившееся в Совете. После этого они начали заходить в тыл противнику. Большевики были застигнуты врасплох, но сумели организоваться и какое-то время обороняться. Но расклад сил был не на их стороне. Сгруппировавшись в ядро примерно в 360 человек, основные силы красных начали отходить с завода. Лавируя по улицам, им удалось достичь леса, и, преследуемые повстанцами, они отступили на село Дебессы. Остальные рабочие-большевики и красноармейцы, побросав оружие, пыталось спастись бегством. Но, по выражению Лоткова, их ловили, "как зайцев". На улицах повсюду виднелись следы боя: десятки убитых и замученных представителей прежней власти и ее сторонников. В руках повстанцев оказалась почти вся головка местных большевиков, только Баклушину и Серебрякову удалось скрыться и бежать в лес.
К 11 часам дня стрельба затихла. Победители праздновали успех. Прибывших из Ижевска бойцов рабочие-воткинцы отпаивали чаем и благодарили за свое "освобождение", а на состоявшемся вскоре заводском собрании было вынесено постановление "поддержать всемерно фронтовиков и решиться лучше умереть в бою, чем ползать на коленях перед красными комиссарами". И все же, в отличие от Ижевска, где стихийный рабочий элемент сыграл очень и очень важную роль, в Воткинске роль рабочих в перевороте была куда скромнее.
Первое, с чем столкнулись повстанцы после своей победы, была необходимость организации власти. Один из военных лидеров повстанцев, полковник Д.И. Федичкин, начальные шаги в этом направлении описывает так: "По окончанию расстрелов (речь идет о расправе, учиненной в день восстания над большевиками, подробнее об этом см. ниже. —
В соответствии с намеченным планом и достигнутыми договоренностями обновляются исполком Ижевского совета и его президиум. Членами нового президиума становятся меньшевик Куценко, местный торговец Тюлькин, Санников и Горев. Кроме них в состав президиума вошли бывший член Учредительного собрания от Вятской губернии эсер Бузанов, а также председатель Союза фронтовиков Ижевска Солдатов. Причем Бузанов был привлечен к работе Совета по настоянию не только исполкома, но и образованного союзом фронтовиков Штаба. Позже будут объявлены перевыборы Совета. Излишне говорить, что ни большевики, ни максималисты, ни анархисты к выборам допущены не будут. Сами выборы проходили "по знаменитой системе трехвостки" — т. е. по той же схеме, что и выборы в Учредительное собрание.