10月18日，第26屆聯大開始關於中國代表權的專題辯論。周書楷率領中華民國代表團不休不眠，爭取票數。布希也高舉普遍化和實際化的原則，力主中華民國對1千4百多萬人民實施有效的控制，不應被蠻橫地排除在一個致力和平的國際論壇之外，更何況會籍與否和台灣、中國爭執的解決根本不相干。
1971年10月25日下午，聯大準備就「兩阿提案」進行表決，沙烏地阿拉伯代表首先動議將該提案推遲一天表決，以此為台灣爭取時間。大會主席印尼藉馬利克裁定立即就沙烏地阿拉伯提案進行表決，該提案很快遭到大會否決。隨後，布什提出動議，要求先行表決美日等國在10月22日提出的「修正的重要問題案」。大會通過了這一程序動議，美國代表擊掌慶賀。晚上21時47分，聯大開始唱名表決「修正的重要問題案」。結果是55票贊成、59票反對、15票棄權。這樣，美國為保衛中華民國在聯合國的席位而設置的唯一一道防線被沖垮。出乎意料的是，除盧森堡、葡萄牙和希臘外，美國其他所有的北約盟友都投了反對票或者棄權票，阿拉伯與非州國家也大批倒戈，使得這一提案以4票之差遭到否決。接着，大會就沙烏地阿拉伯修正案進行表決，這項提案主張「一中台」，但沒有獲得多數國家支持。美國此時進行了最後一搏，提議阿案的「恢復中華人民共和國合法權利」與排除蔣介石集團代表這兩段分開表決，但這個提議也以51票贊成，61票反對，17票棄權而告失敗。
對這一結果，蔣介石不是沒有考慮到，他早已向周書楷下達做最壞打算的指示。搶在阿案表決前，周書楷臉色鐵青，走向講台，當場宣佈中華民國退出聯合國，隨後率領代表團全體團員魚貫走出會場。布希從他的座位起身，追上周書楷，「以手環抱其肩膀」。接着，聯合國大會以76票贊成、35票反對、17票棄權的壓倒多數通過第2758號決議，決定「恢復中華人民共和國之所有權利，承認其政府為中國出席聯合國組織之唯一合法代表，並立即驅逐在聯合國及一切與有連繫之組織內非法占據席位之蔣介石代表。」美國的「雙重代表權案」還沒有來得及付諸表決，就已成了廢案，這是聯合國成立以後美國遭受的一次「最慘重的失敗」。但是，第2758號決議並未改變「台灣地位未定」的狀況，該決議並未涉及台灣是否為中華人民共和國的一部分。
10月26日下午，蔣介石發表「告全國同胞書」，宣布「我們本漢賊不兩立之立場，及維護憲章之尊嚴，已在該案交付表決之前，宣布退出我國所參與締造的聯合國。」他說：「我們國家的命運不操在聯合國，而操在我們自己手中」。這個聲明給臺灣民眾留下了蔣介石因「漢賊不兩立」而主動退出聯合國的錯誤印像，其實，中華民國不退出，也是會被趕出聯合國的。事後，蔣介石反省退聯一事，把責任都歸罪於尼克森，「此次退出聯合國之戰，乃是為美尼，而不是為共匪。」
