سيد ضياء در نخستين روزهاي ورود قواي قزاق به تهران، با احمدشاه ملاقات و فرمان رييس الوزرايي خود را با اختيارات كامل دريافت كرد. وي در اولين روز صدارت خويش دست به اقداماتي زد و نزديك به دويست تن از رجال كشور و روحانيان را بازداشت كرد و طي اعلاميههاي، علل و جهات صدارت خود را به حكّام و واليان سراسر كشور ابلاغ كرد.
نقطه زوال دولت سيدضياءالدين طباطبايي معروف به دولت سياه و كابينه صد روزه را بايد در اختلاف بين وي و سردار سپه جُست. رضاخان كه با سيدضياء روابط خوبي نداشت، با نزديك شدن هر چه بيشتر به احمدشاه و اظهار اطاعت و انقياد، زمينه را براي بركناري سيدضياء فراهم ساخت.
به ويژه كه احمدشاه از زمان امضاي حكم رياست وزرايي سيدضياء، از او دلخوش نبود و اهانتها و بيادبيهاي سيد، شاه را به شدت خشمگين ساخته بود. همچنين منتقدين و وابستگان به دربار كه عده زيادي از آنان در حبس رفته بودند، تلاش شبانه روزي خود را براي بر كناري او معمول ميداشتند. سرانجام در روز اول خرداد 1300، شاه به سيدضياء، تكليف استعفا كرد، اما سيدضياء اطاعت نكرد تا اين كه احمد شاه وي را در چهارم خرداد بر كنار كرد و دولت 93 روزهاش سقوط كرد. پس از بركناري، در همان روز در حالي كه از خزانه دولت مبلغ بيست و پنج هزار تومان به او براي مخارج سفر داده بودند با تني چند از دوستان و نزديكان خود از طريق بغداد عازم اروپا شد و بيست و دو سال در اروپا اقامت گزيد.
سيد ضيا احوال خود را بعد از عزل از نخستوزيري و در روزهاي اقامت در اروپا اينگونه بيان ميكند. عصبي بودم شبها به آپارتمانم كه ميرفتم، در هواي سرد برلن دوش آب سرد را با فشار باز ميكردم، زير آن ميايستادم و از شدت سرما دندانهايم كليد ميشد و جيغ ميزدم . و زن صاحبخانه فكر ميكرد كه از تيمارستان آمدهام.
يك خروار نامه در انبارم بود كه من يك دانه از نامهها را باز نميكردم نامهها را سربه مهر ميگذاشتم توي طاقچه و هر سه هفته يك بار بدون اينكه نگاه كنم از طرف كي آمده ميريختم دور. شده بودم فرش فروش دوره گرد نه جناب ميرزا سيد ضياءالدين.