Na prvim višestranačkim izborima u Srbiji, održanim decembra 1990. godine nakon pada komunizma, izabran je za predsednika Republike, funkciju koju je obavljao dva mandata. Bio je predsednik Socijalističke partije Srbije (SPS), nastale integracijom Saveza komunista Srbije i Socijalističkog saveza radnog naroda Srbije. Jula 1997. godine izabran je za predsednika Savezne Republike Jugoslavije, na čijoj je poziciji ostao do septembra 2000. godine, kada je na izborima pobedio kandidat Demokratske opozicije Srbije (DOS), Vojislav Koštunica.
Milošević je inicijalno odbio da prizna rezultate predsedničkih izbora, što je izazvalo masovne građanske proteste, kulminirajući 5. oktobra okupljanjem stotina hiljada demonstranata u Beogradu. Nova vlast ga je uhapsila 1. aprila 2001. godine u Beogradu zbog, kako je tada saopšteno, zloupotrebe službenog položaja.
Na osnovu uredbe Vlade Republike Srbije, bivši predsednik je izručen Haškom tribunalu 28. juna 2001. godine, po optužnici za ratne zločine na teritoriji bivše Jugoslavije. Suđenje nije okončano pravosnažnom presudom usled smrti optuženog, koja se, prema saopštenju, dogodila u pritvorskoj jedinici Tribunala zbog infarkta miokarda. Miloševićevo telo je preneto u Srbiju marta 2006. godine i sahranjeno u dvorištu porodične kuće u Požarevcu.
