Le , après un appel à l'aide du président malien par intérim, Dioncounda Traoré, et en invoquant un accord avec les résolutions du Conseil de sécurité de l'ONU, il annonce une intervention militaire en soutien aux Forces armées et de sécurité du Mali qui luttent sur leur territoire contre des groupes djihadistes liés à al-Qaïda : c'est le lancement de l'opération "Serval". Cette décision est saluée par une grande partie de la classe politique française. François Hollande est également soutenu dans cette démarche par les pays d'Afrique de l'Ouest, le Royaume-Uni, les États-Unis, l'Allemagne et la Russie. Le , l'opération "Barkhane" succède à l'opération "Serval".