上午9時55分，毛澤東主席和劉少奇、周恩來、朱德、陳雲、鄧小平以及黨和國家的其他領導人，在萬眾歡呼聲中，登上天安門城樓，檢閱中國人民解放軍和民眾遊行隊伍。應邀來我國訪問的保加利亞、阿爾巴尼亞，朝鮮等國的客人也在天安門城樓上參加了檢閱。
10時整，北京市市長彭真宣布首都人民慶祝中華人民共和國成立9周年大會開始。
國防部長彭德懷元帥在閱兵總指揮、副總參謀長楊成武上將陪同下，乘車檢閱了中國人民解放軍陸海空軍各部隊。接著，彭德懷登上天安門檢閱台向全體陸海空軍講話，他指出：“為了粉碎美帝國主義瘋狂的軍事挑釁，為了解放台灣和金門、馬祖等沿海島嶼，為了保衛遠東和世界的和平，我們要加速社會主義建設，進一步加強國防力量。用最新式的技術來裝備我軍。加強軍隊訓練，熟練地掌握和使用所有新式作戰武器，繼續提高全軍的政治文化水平，使我軍每個同志都具有共產主義思想、科學文化知識和作戰、生產的技能……中國人民解放軍全體同志要時刻準備好，堅決給賣國殘民的蔣介石軍隊以嚴厲的懲罰，給膽敢侵犯我們祖國的敵人以毀滅性的打擊!”
彭德懷講話後，10時25分受閱部隊的分列式開始。中國人民解放軍陸海空三軍代表部隊，在國旗和軍旗引導下，威武地走過檢閱台前，接受毛澤東主席等黨和國家領導人的檢閱。今年受閱的地面部隊，有軍事學院、步兵學校、工程兵學校、坦克兵學校、航空兵學校、海軍學校、水兵、機車、傘兵、炮兵、坦克等29個方隊。這次閱兵後的本年底，人民解放軍的服裝和肩章樣式經國務院和xx批准有所修改：軍士、士兵的船形帽改為解放帽;軍官平時也戴解放帽，佩戴新式領章;軍官大檐帽和原肩章、領章，在節日、集會、出國和外交場合佩戴。因此，成方陣的士兵船形帽是最後一次出現在國慶閱兵式上。
走在最前面的是軍事學院的學員們，步兵學校、炮兵學校、工程兵學校、坦克兵學校、航空兵學校和海軍學校的隊伍緊跟在他們的後面。這是一支經過長期革命戰爭鍛鍊、有著豐富武裝鬥爭經驗和軍政素養的軍官和部隊骨幹的隊伍，其中有不少人參加過抗美援朝戰爭，現在他們正在院校中學習軍事理論和科學知識，努力攀登現代軍事科學的高峰。新中國成立9年間，人民解放軍已形成完整的院校體系，這一年在院校學習的幹部人數比1949年增加了16倍。
海軍部隊的水兵隊伍通過廣場後，裝備精良的步兵、摩托步兵和傘兵部隊，以嚴整的陣容相繼通過金水橋前。接著，牽引車牽引著各種大口徑遠射程的大炮，循序前進。許多巨型的完全自動化的高射炮又粗又長的炮身直指天空，操縱它們的炮兵戰士是各個部隊的“全能炮手”。然後是坦克方隊，一眼望不到頭的坦克滾滾而來，大地為之顫動。
人們不斷向這些表現出堅強革命意志、勇往直前精神和強大戰鬥威力的受閱部隊歡呼致敬，並且熱烈祝賀他們駕馭現代戰爭的作戰本領的巨大飛躍。
這時，空軍受閱部隊的噴氣式轟炸機和殲擊機群，出現在天安門城樓之上的蔚藍色天空。6個空中梯隊，共有93架飛機。
閱兵式歷時50分鐘結束，接著開始了有60餘萬人參加的民眾大遊行。