På tal om BBC, Thomas Thabane sade att han skulle återvända från Sydafrika, som omger Lesotho, "så snart jag vet att jag inte kommer att bli dödad".
Enligt rapporter är huvudstaden, Maseru, nu lugn efter att soldater beslagtagit byggnader. Armén nekade att genomföra en kupp.
Lesotho har sett en rad militära statskupper sedan självständigheten 1966.
Thabane har lett en enhetsregering sedan valet i maj 2012, men avbrutit parlamentssessionerna i juni mitt i fejden i koalitionen.
Han förnekade anklagelser om att hans handlingar hade undergrävt hans regering.
Thabane sade att armén hade gjort regeringen "dysfunktionell", en handling som innebar en kupp.
"Jag har tagits bort från kontroll inte av folket utan av de väpnade styrkorna, och det är olagligt", berättade han BBC: s Newshour program.
"Jag kom till Sydafrika i morse och jag kommer tillbaka så snart mitt liv inte är i fara. Jag tänker inte återvända till Lesotho för att bli dödad."
Sydafrikas regering beskrev situationen som "orolig", med talesman Clayson Monyela säger att landet inte skulle tolerera "okonstitutionell förändring av regeringen".
På scenen: Basildon Peta, Maseru, Lesotho
Allt började runt 03:00. Det har varit skottlossning sen tidigt på morgonen. Staden är för närvarande lugn. Människor spelar det säkert i sina hem, men det finns i princip en media blackout.
I alla syften är det en militärkupp i syfte att avhysa premiärministern. Det kan inte finnas någon annan anledning till att soldater uppför sig på samma sätt som de har uppfört sig, än att gripa makten.
Hittills har vi inga rapporter om mord. Det skulle vara rätt att kalla det ett blodfritt kuppförsök. Men jag tänker inte stanna kvar. Chansen är att situationen kan försämras. Man vet inte vad som kommer att hända.
Basildon Peta är utgivare av Lesotho Times
Armén verkar ha agerat efter premiärministerns försök att avsätta sin chef, generallöjtnant Kennedy Tlai Kamoli.
Armén sade att generalen fortfarande var ansvarig, säger militären "stöder den demokratiskt valda regeringen för dagen", Reuters nyhetsbyrå rapporterade.
En talesman, Maj Ntlele Ntoi, förnekade att genomföra en kupp och sade: "Det finns inget sådant, situationen har återgått till normalitet... militären har återvänt till sina baracker."
Tidigare sågs trupper på gatorna i Maseru, och det rapporterades om skottlossning.
Radiostationer togs bort från luften och telefonledningar avbröts, även om senare rapporter föreslog att de skulle fungera igen.
Idrottsminister Thesale Maseribane berättade för AFP nyhetsbyrån att trupper hade omringat State House, en viktig regeringsbyggnad.
Premiärministern i södra Afrikas kungadöme Lesotho har flytt till Sydafrika, hävdar en kupp av armén och säger att hans liv är i fara.