– Vi har tagit makten, uppgav översten Michael Randrianirina efter att president Andry Rajoelina flytt landet.
Randrianirina uppger att militären upplöser alla statliga institutioner utan parlamentets nedre kammare, det vill säga nationalförsamlingen.
Nationalförsamlingen hade några minuter tidigare röstat för att avsätta presidenten.
Kuppen kommer efter en kaotisk dag då presidenten försökte upplösa nationalförsamlingen och styra genom egna dekret.
Ilska bland landets unga
Madagaskar har skakats av storskaliga demonstrationer sedan slutet av september. Upproret som leddes av unga madagasker fick sin början som en protest mot vatten- och elbrist men utvidgades snabbt.
Ungas ilska över korruption, vanstyre och dåliga offentliga tjänster påminner om den senaste tidens protester i Nepal och Marocko.
Under helgen anslöt sig soldater från landets elitstyrka Capsat till protesterna. Randrianirina är en känd befälhavare från samma styrka.