然而，捷克斯洛伐克的各种社会矛盾却没有缓和，相反越来越尖锐，经济形势越来越糟。在这种情况下，捷共党内的一部分人重新试图进行经济改革。1964年年初，著名的经济学家、当时任国家计划委员会主席的奥塔·希克领导一个专门委员会制订出了《关于国民经济计划管理新体制的原则草案》，打算扩大企业生产经营的自主权，更多地利用市场机制。可是，这个计划草案刚一出台，就遇到诺沃提尼为首的守旧派的顽固抵制，所以推行起来步履艰难。随着这种局面的发展，主张摆脱苏联模式的改革派与坚持苏联模式的保守派之间的矛盾日益突出，而前者将主要矛头对准苏联模式的坚定捍卫者安东宁·诺沃提尼，要求进行政治改革。在捷共1967年10月底召开的一次中央全会上，时为斯洛伐克共产党书记的亚历山大·杜布切克要求改变捷共的结构，提出要党政分开。接着，又有人明确地要求诺沃提尼辞职。诺沃提尼请来苏联共产党中央总书记勃列日涅夫为自己撑腰，也遇到了捷共党内大多数反对诺沃提尼的人的抵制。在这种情况下，诺沃提尼试图逮捕主张改革的捷共领导人，但因没有得到各军区的支持而未遂。在这之后，诺沃提尼的政治生涯也就到了终点。1968年1月初，捷共中央决定将中央第一书记和共和国总统这两个职务分开，诺沃提尼辞去中央第一书记的职务，只担任共和国总统；杜布切克为捷共中央第一书记。3月，诺沃提尼辞去共和国总统的职务。5月，捷共中央撤销了诺沃提尼中央委员资格并将其开除出党。
杜布切克上台执政后，便开始捷克斯洛伐克的改革。1968年3—4月召开的捷共中央全会，通过了《捷克斯洛伐克共产党行动纲领》（以下简称《行动纲领》），系统地提出了进行政治、经济改革的设想，宣布捷克斯洛伐克走自己的社会主义道路，同时将一批支持改革的人选入中央委员会主席团。
《行动纲领》宣布：“我们开诚布公地向你们提出了在当前时期指导我们和我们所要遵循的主要思想。每个人都理解，这个行动纲领中所包含的建议是意义深远的，它的实现将深深影响我国的生活。我们没有改变自己的基本方针：我们想根据我们的传统和以前的决定在我国充分发展社会主义社会……我们想着手建设新的、高度民主的、符合捷克斯洛伐克条件的那种模式的社会主义社会。但自身经验和马克思主义的科学认识一改使我们得出结论：通过旧道路，使用早已过时的手段和不断把我们拉向后退的粗暴方法，是不可能达到这些目标的。”[18]
在经济方面，这个纲领提出，实现企业独立和企业联合，以及企业对国家和机关保持相对独立性，完全和真正使消费者有决定自己消费和生活方式的权利、自由选择劳动的权利，不同劳动人民集团和社会集团在制定经济政策时形成和维护其经济利益的权利及真正的可能性。对恢复市场的积极作用寄予很大希望，它是社会主义经济运行所需要的机制，将检验企业付出的劳动是否合理。但是，捷克斯洛伐克想要的不是资本主义市场，而是社会主义市场，绝不是那种自发的市场，而是有调节地利用它。
捷共的《行动纲领》就是要冲破苏联社会主义模式，摆脱苏联共产党和苏联的控制。从当时的国际共产主义运动的整个状况来看，捷共迈的步子还是很大的，带有突破性。也正因为如此，后来才被苏联镇压下去。
《行动纲领》公布后，全面的政治体制和经济体制改革也轰轰烈烈地在捷克斯洛伐克展开了，“布拉格之春”也在5—6月达到了**。其表现，一是以杜布切克为首的捷共的改革主张得到了广大党员、知识分子和人民群众的广泛认同，他们以空前高涨的热情投身于这场改革运动。许多人积极要求加入捷共，还有许多人甚至将自己的金银首饰献出来支持杜布切克的改革；二是《行动纲领》中的许多具体措施开始通过政府而制度化，通过国民议会而法律化。于是，捷克斯洛伐克的改革进程按照《行动纲领》规定的内容而紧锣密鼓地进行着，一直持续到8月苏联出兵镇压。
1968年8月20日夜，多次试图阻止改革未达到目的的苏联以及波兰、匈牙利、保加利亚、民主德国共出兵25万进入捷境。捷共和捷政府发表声明抗议，同时号召不要公开抵抗。五国军队控制了布拉格并把杜布切克等领导人挟持到莫斯科。27日，苏捷签订了议定书，称等局势正常后撤军。但是，在10月苏捷双方又签订条约，使其他四国撤军后，苏军长期占领捷克斯洛伐克合法化了。“布拉格之春”被镇压下去之后，杜布切克于次年4月下台，再过了一年又被开除党籍并被发配到远离布拉格的地方管理森林。其他支持改革的人大体上也都遭受到了同样的命运。相反，当时亲苏的和不支持杜布切克改革的人，如胡萨克等则被推上了党和国家的领导岗位。到70年代后半期，为了缓和国内经济、社会矛盾，捷克斯洛伐克一度实行了集约化和专业化的经济发展战略，同时使用行政手段和经济手段来管理经济，对经济结构进行有限的调整等。但总体上说，所有这些也只能是对传统体制的修补而已。
