Как и вся операция КГБ против иностранных политических лидеров, устранение Амина обсуждалось Политбюро. В конце концов Политбюро дало положительный ответ. Вслед за реорганизацией, проведенной после побега Олега Лялина на Запад в 1971 году, который и рассказал всем о существовании отдела в ПГУ, занимавшегося «мокрыми делами» и другими «специальными мерами», эти функции перешли во вновь образованный 8 отдел Управления С, занимавшийся нелегалами. В качестве убийцы Амина 8 отдел отобрал подполковника Михаила Талебова, азербайджанца, который несколько лет провел в Кабуле и мог сойти за афганца. Поздней осенью 1979 года Талебов прибыл в Кабул с ядом, полученным в 8 отделе. Выдавая себя за шеф-повара афганца, он получил работу на кухнях президентского дворца. Однако, по данным Владимира Кузичкина, который через несколько лет сбежал из Управления С, «Амин был осторожен не менее семейства Борджиа. Он постоянно менял пищу и напитки, как будто боялся быть отравленным».
Пока Талебову никак не удавалось отравить Амина, ситуация в Афганистане продолжала ухудшаться. Отчеты кабульской резидентуры, направляемые в Центр, были основаны на сообщениях целой сети хорошо законспирированных агентов в афганских учреждениях. В этих отчетах указывалось, что, если не устранить Амина, то скоро на смену коммунистическому режиму придет антисоветская исламская республика. Первый призыв к вооруженному вмешательству раздался из Международного отдела ЦК КПСС, который настаивал на том, что Советский Союз не может допустить свержения социализма в приграничной стране. Однако, по мнению Центра и Министерства иностранных дел, которые были лучше, чем Международный отдел, информированы о позиции на Западе и в третьем мире, вооруженное вмешательство было нежелательным.
Как и ПГУ, Андропов вначале не хотел вторжения Советской Армии в Афганистан, но по мере ухудшения ситуации после свержения Амина его позиция ослабла. Как утверждает одно советское исследование, опубликованное в 1989 году, он начал искать параллели с его собственным венгерским опытом 1956 года, когда советские танки подавили «контрреволюцию» и восстановили надежное коммунистическое правительство.
В Центре считалось, что принятие окончательного решения в пользу военного вмешательства не вызвало серьезных разногласий в Политбюро. Решающим аргументом в пользу такого вмешательства были перспективы победы исламского фундаментализма над социализмом в Афганистане, как и победа над иранским шахом год назад. «Последствия такого удара по нашему престижу будут непредсказуемыми. Советский Союз не может пойти на такой риск.» При принятии решения о вмешательстве с кандидатами в члены Политбюро не советовались. Впоследствии Эдуард Шеварднадзе утверждал, что он и Михаил Горбачев, которые стали кандидатами в члены Политбюро в ноябре 1979 года, впервые услышали о вторжении из газет и радио.
В ночь на Рождество 1979 года советские военные транспортные самолеты начали массированную переброску войск и техники в международный аэропорт Кабула. Самолеты взлетали и садились каждые 3 минуты. Дополнительно советские войска стягивались в Афганистан наземным путем. Вечером 27 декабря советская бронеколонна выдвинулась из аэропорта в направлении президентского дворца, в голове колонны шла специальная группа обученных КГБ коммандос под командованием полковника Бояринова, командовавшего специальным учебным центром в Балашихе при 8 отделе ПГУ. Все были одеты в афганскую военную форму и передвигались на военных машинах с афганскими опознавательными знаками. По пути к дворцу колонну остановили у афганского КПП. Когда начали стягиваться афганские войска, то люк передней машины распахнулся, и войска КГБ расстреляли афганцев из автоматов. Полковник Бояринов лично возглавлял операцию по захвату президентского дворца. Президента и его любовницу застрелили в баре на верхнем этаже дворца. Бояринов отдал приказ не оставлять свидетелей. В ходе операции его самого приняли за члена президентской охраны и застрелили собственные солдаты, было убито еще около десятка коммандос КГБ и других советских солдат.
Сразу же после штурма дворца возвратившийся из эмиграции афганский коммунист и ветеран КГБ Бабрак Кармаль, которого Москва выбрала преемником Амина, по радио передал сообщение о переходе власти в его руки и официально попросил у Советского Союза военной помощи. Хотя и предполагалось, что его сообщение должно исходить из Кабула, на самом деле оно было передано из Советского Союза — во время убийства Амина кабульское радио функционировало по-прежнему. Ранним утром 28 декабря кабульское радио перешло в руки советских войск и передало сообщение о том, что Амин был «казнен по решению революционного трибунала».
В Москве Амина посмертно переименовали из «товарища Амина» в «кровожадного агента американского империализма».
Бабрак Кармаль осудил своего предшественника как наемника ЦРУ и выдвинул нелепое требование, чтобы американское правительство передало все документы о своих сделках с ним. Центр также схватился за теорию заговора с ЦРУ, распространив слухи о том, что Амин был завербован американской разведкой, учась в Колумбийском университете. В Московском центре были и такие, кто сам чуть ли не поверил в свою же собственную пропаганду. Через десять лет после вторжения один советский историк писал: «Тот факт, что в свои молодые годы Амин учился в Колумбийском университете Нью-Йорка, лишь подстегнул нашу и без того дикую шпиономанию.» Даже Ким Филби в одном из своих последних интервью за несколько месяцев до смерти в 1988 году продолжал настаивать, что «были большие основания полагать, что Амин крутил шашни с американцами.»