Коштуница је као кандидат ДОС-а победио у првом кругу избора за председника СРЈ 2000., што је Милошевић оспорио, и у почетку одбио да призна пораз, захтевајући други круг избора, што је проузроковало Петооктобарске протесте након којих је Милошевић на ТВ-у јавно признао пораз. Међународне санкције СРЈ су укинуте 9. октобра 2000. као последица свргавања Милошевића, и доласка Коштунице на место председника СР Југославије. Строго се противио сарадњи са Хашким трибуналом, и његова партија ДСС са 45 посланика је напустила Ђинђићеву владу у знак протеста поводом одлуке о изручењу Слободана Милошевића Хагу. Након атентата на Зорана Ђинђића и проласка гласа о неповерењу влади Зорана Живковића, одржани су парламентарни избори 2003., након којих Коштуница постаје премијер, пошто је формирао мањинску владу, уз тада помало неочекивану техничку подршку СПС-а, око коалиције са Г17+, Новом Србијом и Српским покретом обнове. Био је један од кључних људи који су били заслужни за доношење Устава из 2006., првог Устава након распада СЦГ, и има заслуге у проглашавању Србије неутралном државом. Током његове друге владе се противио потписивању Споразуму о стабилизацији и прикључењу (ССП) са Европском унијом, што је и довело до пада владе, и ванредних парламентарних избора 2008. на којима се дуго преговарало о евроскептичној влади коју би чинила ДСС, СПС, и СРС, али је Ивица Дачић ипак на крају потписао "Историјско помирење са ДС-ом" и ушао у коалицију са Тадићевом Демократском странком, и формирао проевропску владу са Мирком Цветковићем као председником владе.