Castelo Branco đã trở thành một trong những nhà lãnh đạo cuộc đảo chính Brasil năm 1964 lật đổ Goulart và kết thúc Cộng hòa Brasil thứ hai. Ngày 11 tháng 4, Quốc hội đã bầu ông làm tổng thống để phục vụ trong thời gian còn lại của thời hạn Goulart và ông đã tuyên thệ nhậm chức vào ngày 15 tháng 4 năm 1964.

Castelo Branco là Nguyên soái thứ hai của Brasil trở thành Tổng thống của quốc gia thông qua cuộc đảo chính, người đầu tiên là Deodoro da Fonseca, người đã cai trị Đế quốc Pedro II của Brasil vào năm 1889, đã chấm dứt đế quốc Brasil và thành lập Cộng hòa Brasil đầu tiên.