Андропов, видимо, не входил в узкий круг из пяти членов Политбюро (Брежнев, Косыгин, Подгорный, Суслов и Шелест), которые принимали самые важные решения в ходе чехословацкого кризиса. Но, несмотря на это, панические оценки КГБ сыграли немалую роль. Косыгин и Суслов призывали к осторожности. Шелест, пожалуй, раньше других выступил за вооруженное вмешательство. Что же касается Брежнева, то он присоединился к мнению большинства. Предостережения Андропова о быстром развитии крупномасштабного империалистического заговора, направленного на подрыв партийного руководства чехословацкими структурами госбезопасности, оказало, по крайней мере, какое-то влияние на окончательное решение вопроса, в ходе которого предпочтение было отдано вторжению, а не менее насильственным мерам принуждения. Громыко продолжал утверждать до самой смерти в 1989 году, когда ОВД наконец принесла извинения за вторжение, что «конечно, враги новой (т.е. коммунистической) Чехословакии получали помощь извне так же, как это было в Венгрии в 1956 году». В свои мемуары он включил самые невероятные подробности подготовки к якобы запланированному государственному перевороту, которые он, вероятно, почерпнул из панических разведдонесений в 1968 году: «В определенные часы, главным образом, ночью изменялись номера домов, а иногда и названия улиц. Это свидетельствовало о том, что враги новой Чехословакии готовились тщательно и заблаговременно.»

КГБ слишком оптимистично оценивал силы Чехословацкой компартии и ошибочно полагал, что рабочий класс поддержит смену руководства Дубчека. Эти оценки, пожалуй, даже больше, чем панические донесения о заговоре при поддержке Запада, оказали влияние на принятие решения о вводе войск. КГБ также сфабриковал многие свидетельства, указывающие на наличие империалистического заговора, которые позже были использованы для оправдания вторжения. Тридцать с лишним нелегалов КГБ, действуя под видом западных туристов, расклеивали подстрекательские воззвания и лозунги, призывающие к свержению коммунизма и выходу из ОВД. Брат Гордиевского также рассказывал ему, что КГБ был причастен к созданию и обнаружению тайников с оружием, которые «Правда» поспешила приобщить к списку свидетельств подготовки к вооруженному восстанию судетских реваншистов. Орган восточногерманской партии газета «Нойес Дойчланд» пошла еще дальше и поместила фотографии американских солдат и танков в Чехословакии. Фотографии были взяты (хотя восточногерманская пресса так в этом и не призналась) из американского фильма о войне, который снимался в Богемии при участии чешских солдат, одетых в американскую форму образца 1945 года, и танков с американскими опознавательными знаками, которые были предоставлены за валюту чехословацкой армией. По словам старого эксперта ПГУ по Чехословакии Анатолия Русакова, который в 1968 году находился в Праге, у него и советников КГБ были серьезные возражения против провокаций, осуществлявшихся по приказу Центра, поскольку они считали, что риск, связанный с раскрытием этих действий, слишком велик. Брат Гордиевского тоже переживал из-за этих провокаций, осуществление которых КГБ поручил ему и другим нелегалам.

Время вторжения Советской Армии при поддержке воинских контингентов других стран ОВД в ночь с 20 на 21 августа 1968 года было продиктованно желанием упредить созыв сентябрьского съезда партии, который, по советским оценкам, мог привести к непоправимой демократизации чехословацкого коммунизма. Как раз накануне ввода войск Центру стало известно, что дочь Василя Биляка, одного из представителей консервативного меньшинства в чехословацком Президиуме, которого прочили на место Дубчека, учится в Англии. Центр срочно приказал своему резиденту в Лондоне Юрию Николаевичу Воронину разыскать девушку и уговорить ее вернуться на родину. Когда началось вторжение, дочь Биляка была уже в Чехословакии.

Основные военные цели вторжения были достигнуты уже через сутки. Начиная с 11 часов вечера во вторник 20 августа, части советской 24-й воздушной армии взяли под контроль основные аэропорты Чехословакии и координировали действия сотен транспортных самолетов «Ан», которые перевозили войска и танки. Одновременно советские войска и силы Варшавского Договора пересекли границу Чехословакии на севере, востоке и юге и перекрыли границу с Западной Германией. К утру 21 августа, в среду, части чехословацкой армии, которые и не пытались оказать организованного сопротивления, были нейтрализованы, и вся сеть дорог и коммуникаций оказалась под контролем советских войск. Дубчек и большинство ведущих реформаторов из состава чехословацкого Президиума были арестованы группой СТБ и КГБ под командой полковника Богумила Молнара. Их вывезли из страны через советскую границу и заперли в казармах КГБ в Карпатах. Агент КГБ Йозеф Хоуска был быстро восстановлен в должности начальника СТБ. Непосредственно во время вторжения КГБ действовал хуже, чем Советская Армия. Регулярные части сопровождали вооруженные отряды КГБ, в задачу которых входило проведение операций по типу «Смерш» с целью выявления и нейтрализации членов контрреволюционной оппозиции. Эти подразделения были подготовлены плохо и действовали соответственно. Солдаты Советской Армии, которым сказали, что народ Чехословакии попросил о братской помощи, страшно удивлялись, когда люди взбирались на танки, говорили им, что их сюда никто не звал, и уговаривали их вернуться домой. В течение нескольких дней подпольные радиостанции продолжали выступать с осуждением вторжения. 22 августа прошла часовая всеобщая забастовка, которая сопровождалась массовыми, главным образом, мирными демонстрациями по всей Чехословакии.

Самая серьезная ошибка КГБ и советского посла в Праге Степана Васильевича Червоненко заключалась в переоценке потенциальной поддержки интервенции как внутри Чехословацкой компартии, так и среди рабочего класса. Их ошибки отчасти объяснялись традиционной неспособностью большевиков осознать реальность оппозиции рабочего класса большевистскому режиму, а также призывами о помощи, которые исходили от Биляка и других консерваторов, понимавших, что без советского вмешательства их политическая карьера скоро закончится. Советское Политбюро приняло решение о вводе войск в надежде, что этой мере будет моментально придана законность, после того, как большинство в чехословацком Президиуме срочно обратится с призывом о «братской помощи» в борьбе с контрреволюцией. После этого, как предполагалось, будет сформировано новое революционное рабоче-крестьянское правительство, которое очистит страну от сторонников «Пражской весны». Но попытка реакционных сил заручиться поддержкой Президиума, чтобы обратиться за помощью, с треском провалилась, и никакого правительства предателей сформировано не было.