מעבר לאלזס-לורן, מילראן ניצב לבחירות לאספה הלאומית של נובמבר 1919 מטעם הסיעה הלאומית, קואליציה שמרנית שהייתה מבוססת על הימין המתון הפוליטי, קראה להמשך האיחוד הקדוש ונעה בין רדיקלים מתונים ועד הפדרציה הרפובליקנית ואפילו כללה כמה פוליטיקאים לאומנים. חלוקה מחוזית מחודשת הוצגה לקראת הבחירות לפי חוק הבחירות החדש ומילראן התחרה מטעם הרובע הראשון של פריז, מול רשימה של כמה פוליטיקאים ימניים קיצוניים, כולל הלאומני מוריס בארס שזכה במקום השני. מילראן ניצח במושב שעליו התחרה ב-1919 וייצג ביחד עם שאר חברי הגוש הלאומי את התנועה לאחדות לאומית ולסולידריות מעמדית בין פוליטיקאים יריבים.
1920: ראשות הממשלה.
בהתחשב בגילו המתקדם ובהפסדו לפול דשאנה בבחירות לנשיאות בינואר 1920, התפטר קלמנסו מראשות הממשלה. הנשיא היוצא פואנקרה התעקש, שמילראן יחליף את קלמנסו ויקים ממשלה חדשה. ב-20 בינואר הקים מילראן ממשלה חדשה המורכבת מ-15 שרים ו-10 תת-מזכירי משרדים. ממשלתו של מילראן התבססה על רוב נוח. ב-18 בפברואר, בהתאם לנוהל הפוליטי, התפטר מילראן מראשות הממשלה ומיד לאחר הכרזת ההתפטרות שלו ופיזור הממשלה שלו מינה אותו הנשיא דשאנה מחדש, וממשלת מילראן שבה עם שינויים קלים. בנוסף להיותו ראש ממשלה ירש מילראן את קלמנסו גם במשרד החוץ.
מילראן היה מרוכז בעיקר בנושאים חברתיים בממשלתו. בניגוד למצע הפלג הימני שבממשלתו, מילראן קידם חיזוק הסמכויות של התאגדויות הפועלים והתיר מעורבות של נשים. מילראן כשל בניסיונו להעביר חקיקה אשר נועדה להסדיר כי שביתות לא יצאו לפועל לפני פסק דין בוררות וזאת עקב התנגדות לחקיקה מימין ומשמאל. בסוף פברואר 1920 פעל בחריפות נגד שביתת עובדי רכבות כאשר השתמש במעצרים המוניים, הגבלת תנועה וגישה לספקה ועוד. אולם מילראן סירב לתקוף את הזכות להתאגדות, ארגן מחדש את מערכת הרכבות, העניק מענקים לעובדי הרכבת והוציא מהפעילות גורמים חשודים בפעילות מהפכנית.
ברמה התקציבית, למרות התרומה של פיצויי המלחמה, ההוצאות על השיקום, הפיצויים והתרומות עבור אלזס-לורן הביא לגירעון של כ-30 מיליארד פרנק. על פניו, מילראן ניסה לגייס הלוואות ממדינות שנותרו נייטרליות במהלך העימות, אך לבסוף ויתר על מדיניות זאת לטובת מדיניות צנע, שנתמכה בידי שר האוצר, פרדריק פרנסואה-מרסל. באלזס-לורן וצפון-מזרח המדינה סבל מילראן מחוסר פופולריות עקב איטיות הפעילות הממלכתית. ראש הממשלה הכיר בפומבי בחסרונות המערכת הביורוקרטית, בפרט בבעיות התיאום בין משרד האוצר ובין "האזורים המשוחררים". בהקשר זה, הוא הכריז על השקת חברות שיאכלסו משפחות עובדות עם סיוע ממלכתי, האיץ את הליכי הערכת נזקי המלחמה וסירב לתת מענה נוח לבקשתו של פרנסואה-מרסל לצמצם את תקציב ההוצאות על האזורים. ברמה המנהלית ניסה מילראן לשוב למצב שלפני המלחמה על ידי ביטול ועדת המלחמה, מהלך שגרר אחריו קשיים ביורוקרטים אותם לא הספיק לפטור בזמן כהונתו.
בבחינת מדיניות חוץ ראה מילראן בבריטניה את בעלת הברית הגדולה ביותר של צרפת וזאת על אף חילוקי דעות עם ראש ממשלתה דייוויד לויד ג'ורג' בעניין שאלת גרמניה. מספר פעמים הביע מילראן צער על מדיניות ההתבודדות של ארצות הברית. עבור מניעת התפשטותן של רפובליקת ויימאר וברית המועצות הוא פנה לחיזוק היחסים עם פולין, צ'כוסלובקיה רומניה, אך שמר על מרחק מהונגריה. עלייתו של מילראן לשלטון הגיעה עם תחילת החלת חוזה ורסאי, בעוד גרמניה התקשתה למלא אחר ההוראות שהוכתבו לה, אך מילראן סירב להתערב ב"ענייני הפנים של גרמניה." רק לאחר הפוטש של קאפ וחדירת כוחות גרמנים לאזור המפורז של חבל הרוהר הורה מילראן על כיבוש צבאי של חמש ערים גרמניות ורק בלחץ שאר מדינות ההסכמה שב למשא ומתן עם גרמניה.
מילראן שנא קומוניזם וקרא להתערבות נרחבת יותר במלחמת האזרחים ברוסיה. עם מינויו לראשות הממשלה כבר הייתה התנועה הלבנה על רגלה האחורית, ומילראן זעם על נטישת אלכסנדר קולצ'ק, ממנהיגי הלבנים במלחמה, בידי חיל המשלוח הצרפתי. באוגוסט הניע חיל משלוח לתמיכת כוחותיו של פיוטר וראנגל והכיר בממשלת דרום רוסיה. במטרה הכפולה לשמור על שלמותה הטריטוריאלית של פולין ולהחליש את רוסיה הסובייטית, צרפת עסקה במלחמה הסובייטית-פולנית. "נס הוויסלה", נקודת המפנה של המלחמה בה השתתף הגנרל מקסים וייגאן, נזקפת לזכותו של אלכסנדר מילראן, המוצג כ"מציל הפולנים." במזרח התיכון יצאה צרפת מקיליקיה וממעורבותה הישירה במלחמת העצמאות של טורקיה והציתה את מלחמת הממלכה הערבית של סוריה–צרפת שבסופה הסדירה את שלטון קולוניאלי על סוריה.
עם התמתנות היחס לקתולים, מילראן תכנן לשקם את היחסים הדיפלומטיים עם הכס הקדוש כדי להקל על חזרת אלזס-לורן בבחינה הדתית - וכדי להגן על הנוצרים המזרח-תיכוניים. במרץ 1920 החל משא ומתן עם קריית הוותיקן דרך מזכיר המדינה שלה. במהלך המשא ומתן, מילראן הסכים לקח שלא ישלח נונציו באופן מיידי לצרפת, בעוד שהאפיפיור בנדיקטוס החמישה עשר נראה מוכן להכיר בעמותות דתיות מקומיות. אך הוויתורים שנשא מילראן במשא ומתן נתקלו בהתנגדות עזה מצד המפלגה הרדיקלית, בעוד רבים מאנשי הדת הצרפתים היו עוינים כלפי דרישות האפיפיור. בנובמבר 1920, האספה הלאומית הצביעה להסדיר את היחסים הדיפלומטיים עם הכס הקדוש.
נשיא הרפובליקה.
ספטמבר 1920: הבחירות לנשיאות.
בתחילת נשיאותו, פול דשאנה רצה לחזק את סמכויותיו של ראש המדינה. אבל, עקב היותו קורבן של דיכאון, הוא היה מעורב מעט בענייני הציבור ולמעשה הותיר מרחב פעולה פתוח לראש הממשלה, שאותו הוא לא אהד במיוחד אבל עמו ניהל יחסים אדיבים. ביולי 1920, חודשיים לאחר נפילתו מהרכבת ובעוד השמועות על מצבו הבריאותי מתרבות, דשאנה הודיע שלא יתפטר, כפי שהתבקש על ידי מילראן. ככל שמצבו החמיר, לבסוף ביקש ממילראן להודיע על התפטרותו למועצת השרים ב-17 בספטמבר.
מילראן סירב בתחילה להתחרות לנשיאות עקב סמכויותיו המוגבלות של נשיא הרפובליקה. בלחץ של חברי פרלמנט מרכזיים וימניים, הוא הכריז בסופו של דבר על מועמדותו ב-20 בספטמבר. ההתנגדות העיקרית כלפי מינויו לנשיא התגבשה ברצונו לשנות את חלוקת הסמכויות ברשות המבצעת, בפרט להגדיל את סמכויותיו של הנשיא, בעוד שהנוהג הנובע מהתיקונים לחוקה מ-1875 קבעו כי ראש המדינה (הנשיא) נושא משרה סמלית בעיקרה ולא מעבר לכך.
ב-23 בספטמבר 1920, לאחר שמונה קודם לכן מונה למועמד לנשיאות של הקבוצות הרפובליקניות הנושאות בכמעט שני שלישים מהקולות, נבחר אלכסנדר מילראן לנשיא הרפובליקה עם 695 תומכים (88.4%), מול המועמד שהציגו הסוציאליסטים, גוסטב דלורי (69 תומכים, 8.8%). מספר לא מבוטל של רדיקלים שהעדיפו את ראול פרט ולאון בורז'ואה במהלך פגישת ההכנה התגייסו להצביע יחדיו למועמדותו של מילראן, והוא נבחר עם האחוז הגבוה ביותר שהושג אי פעם בבחירות לנשיאות, כמו גם עם מספר קולות גבוה מאוד.
התערבות במדיניות הפנים.
מילראן בחר ביוג'ין פטיט, אנטי-קומוניסט שלצידו עבד מאז 1899, כמזכיר הכללי של הנשיאות. יום לאחר מינויו לנשיאות והתפטרותו מראשות הממשלה, מינה מילראן את ז'ורז' לייז'ה לראש הממשלה החדש. ראש הממשלה החדש הקים ממשלה הדומה בהרכבה לזאת שקדמה לו, מה שהוביל לחשד ראשוני כי מילראן עדיין שומר על סמכויות פנים מסוימות דרך מעונו הנשיאותי אשר בארמון האליזה. בנאומיו אימץ מילראן נימה פוליטית על אף הצורך של הנשיא להישאר נייטרלי ממעורבות פוליטית. הוא קרא לאורך נשיאותו לחברי הפרלמנט לאמץ את "הרגע הנכון" עבור שינויים חוקתיים, בכוונתו לשינוי הרכב סמכויות הנשיאות, דגל במרדף אחר רפורמות חברתיות, הגן על זכויות האישה והביע הסתייגות מפעולה של חבר הלאומים במקרה והיא לא תפעול בקו אחד עם מדיניותה של צרפת.
עבור הרחבת סמכויות הנשיא, ניסה מילראן להעביר בפרק 3 לתיקוני החוקה של 1875 לפיה ביכולתו לתת את הדעת במועצת השרים (הממשלה) באופן קבוע, לשנות הרכבים אלקטורליים ולזרז חקיקות. מטעם האופוזיציה נשמעו קריאות נגד מילראן על כך שהוא פועל מסביב לממשלה, כפי ששלח באפריל 1923 דיפלומט ללונדון ללא ידיעת ראש הממשלה. בינואר 1921, איבד ראש הממשלה לייז'ה את תמיכת המפלגה הדמוקרטית-רפובליקנית שקראה לממשלה ימנית יותר. לייז'ה סירב לנקוב באישיות מרכזית כמו פואנקרה ליורשו, ומינה את בריאן להחליפו. מילראן הסכים לחזור לשיטת הרכב הממשלה הקודמת על ידי עריכת התייעצויות ארוכות בין פוליטיקאים למען הקמת הממשלה. במהלך השפל הכלכלי של 1924, קידם מילראן הלוואה מדינית בסך 100 מיליון פרנק מהתעשיין האמריקאי ג'יי. פי. מורגן ועשה זאת מחוץ לגדר סמכויותיו הנשיאותיות.