I gryningsräder greps premiärminister Abdalla Hamdok och andra ledande politiker från regeringsvänliga partier och sattes i husarrest av militären.
Några timmar senare meddelade generalen Abdel Fattah al-Burhan, ordförande i landets styrande råd, att övergångsstyret och regeringen var upplöst. I stället ska militären leda landet fram till demokratiska val i juli 2023, påstår generalen.
Tillgången till internet och telefoni har strypts för de flesta i landet. Dessutom har militären tagit över tv- och radiokanaler. De ordinarie tv-sändningarna ersattes patriotisk musik.
Khartums flygplats har stängts och internationella avgångar har ställts in, rapporterar tv-kanalen al-Arabiya.
Informationsdepartementet uppger i ett uttalande att premiärminister Hamdok förts till en "okänd plats" efter att ha vägrat att stödja kuppen.
Aktivister dödade
Demonstrationer bröt tidigt ut efter premiärministerns fängslande. Tusentals människor uppges ha vågat sig ut på gatorna, där de skanderade slagord, viftade med flaggor och brände däck.
Enligt informationsdepartementet har militära styrkor använt skarp ammunition för att slå ned på demonstrationerna. En centralorganisation för läkare i Sudan uppger att tre personer har dödats och 80 har skadats av militären.
De flesta våldsamheterna har utspelat sig i närheten av arméns högkvarter i Khartum.
Utöver soldater och aktivister syns även paramilitära grupper på gatorna. De uppges ha i uppgift att inskränka civilas rörelsefrihet.
Mohammed Hassan Eltaishi, civil medlem av landets styrande råd, skriver på sin officiella Facebooksida att han kommer att kämpa emot kuppen till "den sista blodsdroppen".
UD: Följer noggrant
Utrikesdepartementet har inte kännedom om att några svenskar drabbats i oroligheterna. Svenskar på plats uppmanas att följa händelseutvecklingen och hålla sig informerade.
"UD känner till att det pågår en statskupp i Khartum. UD och ambassaden följer utvecklingen mycket noggrant. Vi håller nära kontakt med övriga EU och med våra andra internationella partners om utvecklingen", skriver presstjänsten i ett mejl till TT.
I ett Twitterinlägg skriver utrikesminister Ann Linde (S) att hon är "djupt oroad" av uppgifterna om militärkuppen.
"Sverige kommer fortsatt att stödja det sudanesiska folket och den demokratiska övergången", skriver hon.
Omvärlden fördömer
FN:s generalsekreterare António Guterres kräver att samtliga som gripits i kuppen "måste släppas omedelbart".
"FN kommer att stötta det sudanesiska folket", fortsatte Guterres i ett uttalande på måndagseftermiddagen.
Arabförbundet manar Sudan att hålla sig till övergångsplanen och Afrikanska unionen (AU) säger att omedelbara förhandlingar mellan militära och civila företrädare måste äga rum.
EU:s utrikeschef Josep Borrell skriver på Twitter att han följer händelserna i Sudan med "yttersta oro".
USA pausar sitt bistånd till Sudan efter militärkuppen, säger utrikesdepartementets talesperson Ned Price.
– Den civila övergångsregeringen företräder folkets vilja och bör genast återinsättas.
Ökade spänningar
Sudan har sedan 2019 – då den hårdföre Omar al-Bashir avsattes – styrts av ett civil-militärt råd och en civil regering. Men spänningarna i övergångsstyret ökade sedan myndigheter sade sig ha stoppat ett kuppförsök i september.
Den senaste tiden har landet skakats av upprepade protester. Regeringsmotståndare vill att militären tar full kontroll över styret medan regeringsanhängare vill se en fortsatt utveckling mot demokrati och en fullt civil regering.