Trong nỗ lực cuối cùng, Nguyễn Cao Kỳ phát biểu trước khoảng 6 nghìn người Thiên Chúa giáo hữu khuynh vào xế trưa ngày 25 tháng 4 năm 1975 về chuyện phòng thủ Sài Gòn, rằng "ông sẽ ở lại Sài Gòn và chiến đấu cho tới chết, những kẻ chạy theo Mỹ là hèn nhát". Phụ nữ và trẻ con sẽ được gửi đi đảo Phú Quốc, dân Sài Gòn sẽ ở lại chiến đấu. Ông còn tuyên bố Sài Gòn sẽ trở thành một Leningrad thứ hai, nơi đã cầm cự 900 ngày trong vòng vây hãm. Việc phân phối vũ khí sẽ làm ngay, mọi người nên ở lại Sài Gòn.

Nhưng mọi chuyện không diễn ra như dự tính của ông, trước sức mạnh của đối phương, hơn nữa nhận thấy tình hình không thể cứu vãn nổi nên sau cuộc phát biểu, Nguyễn Cao kỳ lặng lẽ đi tới sân bay Tân Sơn Nhất để sắp xếp cho các máy bay di tản sang Thái Lan và đồng thời cũng bí mật ra lệnh cho một trực thăng đến đón mình. Bà Tuyết Mai và các con đã đi Honolulu trên chiếc máy bay quân sự cuối cùng của Mỹ cất cánh rời căn cứ không quân Tân Sơn Nhất. Sáng ngày 29 tháng 4, từ Bộ Tổng tham mưu, ông đã dùng trực thăng UH.1, do chính ông lái, bay ra Hàng không Mẫu hạm Midway để di tản ra ngoại quốc, bỏ lại sau lưng những lời thề hứa chiến đấu quyết tử mà ông từng hùng hồn tuyên bố trước đó bốn ngày.[5] Cùng chuyến bay này còn có cả tướng Ngô Quang Trưởng nguyên Tư lệnh Quân đoàn I và Quân khu 1. Đô đốc Harris đưa tất cả sang tàu chỉ huy Blue-Ridge bằng trực thăng Mỹ. Đại sứ Martin cũng xuống tàu Blue–Ridge.

Khi sang đến Hoa Kỳ, ông lần lượt định cư qua các nơi: Fairfax bang Virginia, New Orleans bang Lousiana, Seattle bang Washington State, Hacienda Heights bang California và Houston bang Texas.

Theo lời tự thuật của ông với báo chí trong những lần trở về Việt Nam, ông kiếm sống bằng cách đi làm thuê trong hơn 10 năm đầu sống trên đất Mỹ.[6]