Η εξέγερση κατά της χούντας είχε αρχίσει να φαίνεται από τις 14 Φεβρουαρίου του 1973. Τότε, οι φοιτητές της Αθήνας συγκεντρώθηκαν στο Πολυτεχνείο, ζητώντας την κατάργηση του νόμου 1347, που προέβλεπε υποχρεωτική στράτευση σε όποιον συνδικαλιζόταν στα φοιτητικά του χρόνια. Οι φοιτητές είχαν συγκεντρωθεί στον χώρο του ιδρύματος, όπου εισέβαλε η αστυνομία παραβιάζοντας το άσυλο. Έγιναν 11 συλλήψεις με την κατηγορία της «περιύβρισης της αρχής» και οι 8 από αυτούς καταδικάστηκαν σε διάφορες ποινές. Περίπου άλλοι 100, φόρεσαν υποχρεωτικά τα χακί.

Μια εβδομάδα αργότερα, η αστυνομία έκανε το ίδιο στο κτίριο της Νομικής, όπου οι φοιτητές χρησιμοποιήσαν για πρώτη φορά τα συνθήματα «Κάτω η Χούντα», «Ελευθερία» και «Δημοκρατία». Η βίαιη καταστολή και αυτής της εξέγερσης, ενίσχυσε το αίσθημα αλλαγής και την ανάγκη της ανατροπής του δικτατορικού καθεστώτος.

Η εξέγερση του Νοέμβριου, ξεκίνησε στις 14 του μήνα. Οι φοιτητές συγκεντρώθηκαν και πάλι στο Πολυτεχνείο και αποφάσισαν να κάνουν αποχή. Ζητούσαν να πραγματοποιηθούν οι φοιτητικές εκλογές τον Δεκέμβριο και όχι στο τέλος του επόμενου έτους, όπως είχαν προγραμματιστεί από το καθεστώς. Ζήτησαν εκδημοκρατισμό των πανεπιστημίων και αύξηση των δαπανών για την παιδεία.

Οι ώρες περνούσαν και οι φοιτητές γέμιζαν όλο και περισσότερο το Πολυτεχνείο. Και όχι μόνο οι φοιτητές. Αργά το απόγευμα, αποφασίστηκε η κατάληψη του κτιρίου. Οι παρευρισκόμενοι εξέλεξαν Συντονιστική Επιτροπή, που αποτελούνταν από 22 φοιτητές και 2 εργάτες, με σκοπό να οργανώσει τον αγώνα που μόλις είχε ξεκινήσει.

Η πρώτη τους απόφαση ήταν η δημιουργία ραδιοφωνικού σταθμού. Στήθηκε πρώτα στο κτίριο του Χημικού και λίγο αργότερα στο κτίριο των Μηχανολόγων. Ο πομπός κατασκευάστηκε μέσα σε λίγες ώρες στα εργαστήρια της σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών από τον Γιώργο Κυρλάκη. Οι φωνές του νέου ραδιοφώνου ήταν η Μαρία Δαμανάκη, ο Δημήτρης Παπαχρήστος και ο Μίλτος Χαραλαμπίδης. Το σύνθημα αντήχησε σαν συναγερμός στην ελληνική κοινωνία: «Εδώ Πολυτεχνείο! Λαέ της Ελλάδας, το Πολυτεχνείο είναι σημαιοφόρος του αγώνα μας, του αγώνα σας, του κοινού αγώνα μας ενάντια στη δικτατορία και για την Δημοκρατία».

Οι διαδηλώσεις των πολιτών κατά του καθεστώτος αυξήθηκαν τις επόμενες μέρες. Η αντίδραση του Γεωργίου Παπαδόπουλου ήταν να στείλει, μυστικούς πράκτορές μέσα στο Πολυτεχνείο (τους λεγόμενους και «ρουφιάνους») και να τοποθετήσει ελευθέρους σκοπευτές στα γύρω κτίρια. Στις 16 Νοεμβρίου, η αστυνομία επιτίθεται στο πλήθος που βρισκόταν έξω από τον χώρο του Πολυτεχνείου. Οι περισσότεροι διαλύθηκαν, αν και οι τριήμερη μάχη στους δρόμους ποτέ δεν σταμάτησε ολοκληρωτικά.

Στις 3 το πρωί της 17ης Νοεμβρίου, κι ενώ η διαπραγμάτευση για ασφαλή αποχώρηση των φοιτητών βρισκόταν σε εξέλιξη, η μεταβατική κυβέρνηση αποφάσισε την επέμβαση του στρατού, βλέποντας πως η αστυνομία δεν κατάφερε τίποτα. Έξω από το Πολυτεχνείο συγκεντρώθηκαν τρείς μοίρες των ΛΟΚ, μια μοίρα αλεξιπτωτιστών και τρία άρματα μάχης. Εκείνη την ώρα, δόθηκε η εντολή για εισβολή. Το ένα τεθωρακισμένο έπεσε πάνω στην κεντρική πύλη, ενώ τα άλλα δυο είχαν αποκλείσει τις δυο πλαϊνές, στην οδό Στουρνάρη και στην οδό Τοσίτσα.

Το πρώτο θύμα ήταν μια κοπέλα που είχε σκαρφαλώσει στον περίβολο, ανεμίζοντας μια ελληνική σημαία. Από την είσοδο του άρματος παρασύρθηκαν άλλοι δύο φοιτητές. Οι μοίρες των ΛΟΚ, εισέβαλαν στον χώρο. Οι φοιτητές προσπάθησαν να πηδήξουν τα κάγκελα. Ο σταθμός του Πολυτεχνείου έκανε εκκλήσεις προς τα «αδέλφια» στρατιώτες, να αψηφήσουν τις εντολές των ανωτέρων τους, ενώ ο εκφωνητής στην συνέχεια απήγγειλε τον Εθνικό Ύμνο.

Οι φοιτητές που είχαν παραμείνει στο Πολυτεχνείο, συγκεντρώθηκαν στο προαύλιο, ψάλλοντας και αυτοί με την σειρά τους τον Εθνικό Ύμνο. Οι μοίρες των ΛΟΚ τους οδήγησαν εκτός του Πολυτεχνείου χωρίς βία. Οι υπόλοιποι που προσπάθησαν να το σκάσουν, δέχθηκαν επίθεση από αστυνομικούς. Μερικοί βρήκαν καταφύγιο σε κοντινές πολυκατοικίες. Οι στρατιώτες που περιφρουρούσαν, σε ορισμένες περιπτώσεις επενέβησαν και εναντίον των αστυνομικών που χρησιμοποίησαν ωμή βία σε βάρος των φοιτητών. Ελεύθεροι σκοπευτές της αστυνομίας άνοιξαν πυρ από γειτονικές ταράτσες, ενώ άνδρες της ΚΥΠ καταδίωξαν τους εξεγερθέντες.

Κατά την ανακοίνωση της Αστυνομίας, εκείνη την ημέρα συνελήφθησαν 840 άτομα. Ύστερα από την πτώση της δικτατορίας, αστυνομικοί που ανακρίνονταν αποκάλυψαν πως ο αριθμός έφτανε τους 2.400. Η αρχική ανακοίνωση έκανε λόγο για 34 νεκρούς. Στην δίκη που έγινε ένα χρόνο αργότερα, ο αριθμός έπεσε στους 24. Όμως οι πρώτες δημοσιογραφικές έρευνες έκαναν λόγο για 59 ή ακόμα και 79 νεκρούς. Σύμφωνα με έρευνα του διευθυντή του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών, Λεωνίδα Καλλιβρετάκη το 2003, ο αριθμός των επωνύμων νεκρών ανέρχεται στους 24, ενώ άλλοι 16 ήταν οι νεκροί αγνώστων στοιχείων. Ο αδιευκρίνιστος αριθμός των νεκρών έφερε στο προσκήνιο θεωρίες συνωμοσίας, όπως εκείνης που εμπλέκει στα γεγονότα Ισραηλινούς στρατηγούς.

Ο Γεώργιος Παπαδόπουλος επέβαλλε στρατιωτικό νόμο. Ανατράπηκε όμως με πραξικόπημα στις 25 Νοεμβρίου. Προέδρος ορίστηκε ο Φαίδων Γκιζίκης και πρωθυπουργός ο Αδαμάντιος Ανδρουτσόπουλος. Όλοι όμως ήξεραν πως ο ισχυρός άνδρας της νέας κυβέρνησης ήταν ο Δημήτριος Ιωαννίδης, διοικητής της Στρατιωτικής Αστυνομίας, ο οποίος επέβαλλε ακόμα πιο σκληρό καθεστώς.

Η δικτατορία τερματίστηκε στις 23 Ιουλίου του 1974 και αφού είχε προηγηθεί η τουρκική εισβολή στην Κύπρο. Η δίκη των 32 κατηγορούμενων τερματίστηκε στις 30 Δεκεμβρίου του 1975, με την απόφαση να καταδικάζει τους 20 και να αθωώνει τους 12.

Η εξέγερση του Πολυτεχνείου ήταν η κορυφαία πράξη του αντιδικτατορικού αγώνα και το πιο γενναίο και αποφασιστικό βήμα αυτοθυσίας για την επαναφορά της δημοκρατίας. Ο επίσημος εορτασμός της επετείου της εξέγερσης κάθε 17η Νοεμβρίου καθιερώθηκε το 1981.