Phần lớn sĩ quan từng phục vụ dưới quyền vị vua cuối cùng của nhà Nguyễn đều không được Ngô Đình Diệm tin dùng. Nguyễn Chánh Thi là trường hợp đặc biệt, được điều về làm Tiểu đoàn trưởng Tiểu đoàn 5 Nhảy dù và được Diệm cho lên thiếu tá. Tỏ ra xứng đáng với ân huệ của Diệm ban cho, tháng 5/1955, Nguyễn Chánh Thi đã chỉ huy quân dù dẹp tan quân Bình Xuyên tại khu vực Nancy, Trường Petrus Ký (nay là Trường Lê Hồng Phong).
Đến chiến dịch Rừng Sác, tấn công vào cứ điểm cuối cùng của Bình Xuyên, Diệm lại chỉ định Nguyễn Chánh Thi giữ chức vụ Liên đoàn phó Liên đoàn Nhảy dù và thăng lên trung tá. Chưa tròn một năm sau, tháng 2/1956, ông ta lên đại tá. Khi Liên đoàn Nhảy dù được nâng cấp thành Lữ đoàn, Nguyễn Chánh Thi trở thành vị tư lệnh đầu tiên của binh chủng này.
Khi đi thăm Trung Hoa Dân quốc (Đài Loan), Ngô Đình Diệm còn cho Thi tháp tùng với tư cách tùy viên quân sự. Gia đình Ngô Đình Diệm từng coi Thi như con em trong nhà. Đáp lại ân sủng, ngày 11/11/1960 Nguyễn Chánh Thi đã cầm đầu một nhóm sĩ quan trẻ gồm trung tá Vương Văn Đông, thiếu tá Nguyễn Triệu Hồng, thiếu tá Phan Trọng Chinh, thiếu tá Nguyễn Huy Lợi, đại úy Phan Lạc Tuyên… đảo chính nhằm hạ bệ anh em ông Diệm.
Phe đảo chính tưởng chừng đã làm chủ được tình hình, nhưng thiếu quyết đoán, không được tổ chức kỹ lưỡng và quan trọng hơn cả là mục đích hành động không rõ ràng, thiếu đồng nhất, họ đã khiến thời cơ tuột mất. Họ không chiếm được Đài Phát thanh, không tìm cách cắt hết đường dây điện thoại từ Dinh Độc lập nối với bên ngoài và cũng không đủ quân án ngữ các ngả đường tiến vào thành phố. Ngô Đình Diệm đã tìm cách kéo dài thời gian để liên lạc với những sĩ quan trung thành, gọi họ về cứu giá.
Hôm sau, ngày 12/11/1960, từ Mỹ Tho, đại tá Huỳnh Văn Cao, Tư lệnh Sư đoàn 7 Bộ binh đã kết hợp với Sư đoàn 21 Bộ binh đóng ở Sa Đéc, do đại tá Trần Thiện Khiêm làm tư lệnh kéo quân về giải vây. Lúng túng, Vương Văn Đông đã tìm mọi cách liên hệ với Đại sứ Mỹ Elbridge Durbrow để tìm hậu thuẫn. Đại sứ Elbridge Durbrow đã thẳng thừng từ chối, với lý do: Không dính vào nội bộ của Việt
Cầm chắc thất bại trong tay, Nguyễn Chánh Thi, Vương Văn Đông, Nguyễn Triệu Hồng… đã nhanh chóng cướp một máy bay D.C3, đồng thời, bắt cóc trung tướng Thái Quang Hoàng, Tư lệnh Quân khu Thủ đô và cưỡng ép phi công Phan Phụng Tiên lái, đưa họ đào thoát sang Campuchia xin tị nạn. Những ngày trong trại tị nạn Monivong (thực chất là trại giam lỏng) ở Nam Vang, Campuchia, Nguyễn Chánh Thi phải làm nghề chẻ củi thuê để kiếm sống. Đông thân Pháp, Thi ghét Mỹ, ghét luôn cả Pháp. Họ thường xuyên chửi mắng nhau như chó với mèo. Số sĩ quan không thuộc phe nào đều nghiêng về phía Đông, tỏ ra coi khinh cách ăn ở và tính khí thô lỗ của Nguyễn Chánh Thi. Có lần thiếu tá Nguyễn Huy Lợi không nhịn được, đã thượng cẳng tay, hạ cẳng chân với Thi nhưng… bất phân thắng bại.
Anh em Ngô Đình Diệm, Ngô Đình Nhu bị lật đổ, Nguyễn Chánh Thi trở về nước và được phục hồi hàm đại tá giữ chức vụ Tư lệnh phó Quân đoàn 1, kiêm Quân khu 1, do Trung tướng Nguyễn Khánh làm tư lệnh. Ngày 30/1/1964, Nguyễn Chánh Thi lại tham gia vào cuộc đảo chính, được ngụy trang bằng hai từ "chỉnh lý", lật đổ Dương Văn Minh, do Nguyễn Khánh cầm đầu. Năm ông tướng thân cận của Dương Văn Minh, đang nắm giữ những chức vụ trọng yếu, đồng loạt bị bắt tại nhà riêng.
Sáng hôm sau, Nguyễn Chánh Thi vào Bộ Tổng tham mưu thì gặp thiếu tá Nguyễn Huy Lợi tại đó. Sực nhớ lại ân oán từ thời lưu vong tại Campuchia, Nguyễn Chánh Thi đã sấn tới bốp thẳng vào mặt Lợi một cú đấm. Lợi toan đánh lại Thi, nhưng rồi chẳng biết tại sao ông ta lại dừng tay, quay lưng bỏ đi trong khi Nguyễn Chánh Thi vẫn đứng hoa chân múa tay lu loa biện minh với mọi người!
Để thưởng công phò trợ, Nguyễn Khánh đã cho Nguyễn Chánh Thi làm Tư lệnh Sư đoàn 1 Bộ binh, kiêm Khu 11 chiến thuật, và thăng hàm chuẩn tướng. Thi thích xuất hiện trước đám đông, đắc chí khi được tâng bốc, nịnh hót, lại còn muốn chứng tỏ mình là bậc hảo hớn kiểu Lương Sơn Bạc. Đặc biệt ông ta rất khoái đọc diễn văn, ban huấn từ và tuyên bố lung tung. Một lần, đi thị sát tỉnh Quảng Trị, Nguyễn Chánh Thi bắt toàn bộ quân, cán, chính và các đoàn thể tụ tập đông đủ tại Tòa Hành chính tỉnh để ông ta lên lớp. Cử tọa phải bụm miệng khi nghe Thi lên giọng: "Đồng bào trong khu tôi…". Cử tọa chưa nín được cười, thì ông ta lại tiếp tục màu mè và… bí đường: "Thưa đồng bào, quân với dân như cá với nước. Cá mà thiếu nước thì cá chết, còn nước mà thiếu cá… nước mà thiếu cá thì... thì… quá kỳ cục!!!".
Nói xong câu đó, Thi ngượng đứng chết trân. Có một tay chuyên treo cờ xí, biểu ngữ và trang trí hội trường, đang đứng xớ rớ sau hàng cờ phướn, nhanh nhảu nhảy ra hô to: "Hoan hô chuẩn tướng Nguyễn Chánh Thi!", tiếng hô lặp lại 3 lần, buộc lòng mọi người phải đưa tay lên hoan hô theo. Đến bữa cơm trưa, Nguyễn Chánh Thi đã ra lệnh cho đại tá Nguyễn Ấm, Tỉnh trưởng Quảng Trị, gọi anh chàng khéo nịnh này lên trình diện. Vài tuần sau, anh chàng này được đặc cách chức vụ Phó ty Thông tin!
Không cần đắn đo, suy nghĩ, Nguyễn Chánh Thi vẫn tuyên bố ủng hộ Hiến chương Vũng Tàu của Nguyễn Khánh, bất chấp hiến chương này đã bị các phong trào quần chúng và sinh viên-học sinh phản đối kịch liệt, nhờ đó được Khánh thăng lên thiếu tướng. Ngày 13/9/1964, trung tướng Dương Văn Đức, thiếu tướng Lâm Văn Phát và đại tá Huỳnh Văn Tồn từ Cần Thơ, xua Quân đoàn 4 về làm binh biến. Thiếu tướng Nguyễn Văn Thiệu trong vai trò tham mưu trưởng liên quân đã yêu cầu Nguyễn Chánh Thi đem quân về dẹp tan cuộc binh biến này. Nguyễn Khánh lại đền ơn Nguyễn Chánh Thi bằng chức vụ Tư lệnh Quân đoàn 1, kiêm Vùng 1 chiến thuật.
Ngày 19/2/1965, chuyên gia đảo chính Lâm Văn Phát, đại tá Bùi Dzinh, trung tá Bùi Hoàng Thao… theo phò đại tá Phạm Ngọc Thảo đứng lên làm đảo chính. Nguyễn Khánh lại trốn thoát được, chạy ra ẩn náu tại Vũng Tàu. Hội đồng tướng lĩnh đã họp khẩn cấp, đề cử Nguyễn Chánh Thi làm Tư lệnh Quân đoàn Giải phóng thủ đô, đem quân về dẹp loạn, buộc phe đảo chính phải rút lui. Quốc trưởng Phan Khắc Sửu ký lệnh giải nhiệm Nguyễn Khánh, chính Nguyễn Chánh Thi đứng ra ép Nguyễn Khánh phải lên đường sống kiếp lưu vong.
Nguyễn Khánh đi, chiếc ghế quyền lực trở thành mục tiêu tranh chấp vô cùng gay gắt giữa 4 ông tướng trẻ: Nguyễn Văn Thiệu - Nguyễn Cao Kỳ - Nguyễn Chánh Thi - Nguyễn Hữu Có. Tính khí thất thường, cộng thêm việc ỷ mình có quá nhiều “công trạng” đối với các cuộc đảo chính và phản đảo chính nên Nguyễn Chánh Thi coi trời bằng vung. Ba ông tướng kia đánh giá Nguyễn Chánh Thi quá nguy hiểm, tạm thời ngồi lại với nhau để triệt Thi cho bằng được. Tướng Kỳ trở thành đầu tàu trong cuộc đối đầu gay cấn này.
Chính phủ dân sự do Phan Huy Quát làm thủ tướng từ chức, hội đồng tướng lĩnh được triệu tập một phiên họp, dưới sự chủ trì của Nguyễn Văn Thiệu để tìm kiếm một nhà lãnh đạo. Nguyễn Cao Kỳ và Nguyễn Chánh Thi vẫn là hai đối thủ nặng ký. Nhưng biết mình không được ủng hộ, Thi tuyên bố bỏ cuộc. Nguyễn Văn Thiệu được bầu làm Quốc trưởng và Nguyễn Cao Kỳ làm thủ tướng. Nhằm xoa dịu phần nào sự cay cú của Nguyễn Chánh Thi, tháng 10/1965, ông ta được thăng hàm trung tướng, giữ thêm cái hư danh Đại biểu Chính phủ Trung phần.
Nguyễn Chánh Thi vẫn không chịu ngồi yên, nuôi mưu đồ biến miền Trung thành lãnh địa riêng. Trong lãnh thổ trách nhiệm của ông ta, đặc biệt là tại Đà Nẵng, nơi Quân đoàn 1 đặt bản doanh, thường xuyên nổi lên những cuộc biểu tình chống Thiệu - Kỳ. Nguyễn Cao Kỳ không thể yên tâm khi loạn tướng Nguyễn Chánh Thi vẫn còn nắm trong tay một quân đoàn. Ngày 10/3/1966, Nguyễn Cao Kỳ ký lệnh cách chức Nguyễn Chánh Thi vì lý do đã không ổn định được tình hình miền Trung. Tại phi trường Đà Nẵng, Nguyễn Chánh Thi đã bị trung tướng Nguyễn Hữu Có, Phó thủ tướng, kiêm Tổng trưởng Quốc phòng ra lệnh bắt giữ, đưa về Sài Gòn giam lỏng. Đài Phát thanh Sài Gòn thông báo: tướng Thi từ chức, Hội đồng quân lực quyết định cho ông ta ra ngoại quốc chữa bệnh thối mũi!
Ngay hôm sau dân chúng Đà Nẵng, đa số là phật tử rầm rộ xuống đường đòi giải tán chính phủ quân sự do Nguyễn Văn Thiệu và Nguyễn Cao Kỳ dựng lên. Biểu tình nhanh chóng lan tỏa ra Huế, hệ thống chính quyền hai nơi này hoàn toàn tê liệt. Một số lớn đơn vị quân đội ngả theo lực lượng biểu tình đã chính thức ly khai như Trung đoàn 51 của đại tá Đàm Quang Yêu, Tiểu đoàn 11 Biệt động quân của đại úy Nguyễn Thừa Dzu… đã làm chủ tình hình thành phố Đà Nẵng. Tại Huế, Sư đoàn 1 bộ binh của chuẩn tướng Phan Xuân Nhuận cũng theo phe ly khai. Chẳng đặng đừng, ngày 16-3-1966, Nguyễn Chánh Thi lại được đưa ra Đà Nẵng nhằm trấn an dân tình. Nguyễn Cao Kỳ đã tỏ ra quá lúng túng và thiếu cân nhắc, bởi chẳng khác nào thả cọp về rừng. Quả nhiên, Nguyễn Chánh Thi đã đứng hẳn về phía lực lượng ly khai.
Tình hình trở nên hỗn loạn. Nguyễn Cao Kỳ phải điều động 4.000 quân, bao gồm thủy quân lục chiến, nhảy dù và cảnh sát dã chiến, dưới quyền chỉ huy của Nguyễn Ngọc Loan, ra Đà Nẵng dẹp loạn. Căng thẳng, các tay súng ly khai đã hờm sẵn trên nhiều ngả đường, sẵn sàng khai hỏa.
Nguyễn Ngọc Loan bèn nghĩ cách chia rẽ, mua chuộc đại úy Nguyễn Thừa Dzu, hứa hẹn sẽ giành cho Dzu những chức vụ béo bở. Dzu xiêu lòng, điều tiểu đoàn của mình ra cầu Đỏ, để lại một lỗ hổng cố thủ rất lớn cho quân ly khai. Hành động của Dzu còn làm mất tinh thần đối đầu của quân sĩ Trung đoàn 51. Ngày 15/5/1966, Nguyễn Ngọc Loan xua quân nhảy dù tiến ra thành phố và tái chiếm Đài Phát thanh Đà Nẵng. Giao tranh đã diễn ra khắp nơi, 150 quân nhân của cả hai phía đã ngã gục và hơn 700 người khác bị thương.
Nguyễn Cao Kỳ đưa thiếu tướng Huỳnh Văn Cao ra làm Tư lệnh Quân đoàn 1 thay Nguyễn Chánh Thi. Khi máy bay đáp xuống phi trường Tây Lộc (Huế), trung úy Nguyễn Đại Thức đã nổ súng nhắm vào ông ta, nhưng viên đạn không trúng đích. Trung úy Thức đã bị hạ sát ngay sau đó. Mãi đến ngày 23/5/1966, ổ kháng cự cuối cùng của quân ly khai tại Đà Nẵng, cố thủ trong chùa Phổ Đà mới chịu buông súng, quân của Nguyễn Ngọc Loan kiểm soát được tình hình.
Ở Huế, đám tang Nguyễn Đại Thức đã biến thành một cuộc biểu tình rầm rộ. Phòng Thông tin và thư viện Hoa Kỳ bị đốt, Tổng lãnh sự Mỹ bị đập phá. Phe biểu tình đưa bàn thờ Phật xuống đường khắp nơi để cản bước đoàn quân của Nguyễn Ngọc Loan. Loan ra lệnh cho binh sĩ đạp đổ hết bàn thờ để dẹp đường, bắt giữ 190 quân nhân, 109 công chức và 35 nhân viên cảnh sát đã theo phe ly khai.
Vụ biến động miền Trung bị dẹp tan. Nguyễn Chánh Thi, Phan Xuân Nhuận, Đàm Quang Yêu, Thị trưởng Đà Nẵng Nguyễn Văn Mẫn, cùng một số quan chức khác bị bắt, giải về Sài Gòn. Không phải ra tòa án binh về tội phản loạn, Nguyễn Chánh Thi chỉ bị sa thải khỏi quân đội. Dễ hiểu, người Mỹ không muốn đám tay chân làm lớn chuyện
Ngày 31/7/1966, kẻ nổi loạn Nguyễn Chánh Thi bị áp giải ra phi trường Tân Sơn Nhất để bắt đầu cuộc sống lưu vong lần thứ hai. Trước khi lên máy bay, ông ta ném bỏ tất cả huy chương, chỉ giữ lại duy nhất chiếc mũ lưỡi trai như một vật kỷ niệm. Tại Mỹ, những năm đầu ông ta được trợ cấp 600 USD mỗi tháng, theo chế độ trợ cấp cho một sĩ quan cao cấp hồi hưu. Nguyễn Cao Kỳ đã phản đối quyết liệt, nại lý do, Nguyễn Chánh Thi bị loại ngũ chứ không phải giải ngũ. Thế là trợ cấp của Thi bị phía Mỹ hạ xuống chỉ còn 170 USD mỗi tháng. Túng quẫn, Thi từng phải làm bảo vệ cho một khách sạn nhỏ ở
Tháng 2/1972, sau 6 năm tha phương, Nguyễn Chánh Thi đã tự mua vé máy bay trở về Việt
