I begynnelsen av 1987 fant det sted massedemonstrasjoner mot sovjetstyret i byen. Den 11. mars 1990 gjenerklærte det øverste sovjet i den litauiske sosialistiske sovjetrepublikken seg uavhengig av Sovjetunionen og gjenopprettet den selvstendige Republikken Litauen, som hadde blitt annektert av sovjeterne i 1940. Sovjet reagerte den 9. januar 1991 med å sende troppestyrker og den 13. januar angrep sovjetiske styrker den statlige kringkastingsbygningen og Vilnius TV-tårn der 14 personer mistet livet og over 700 ble alvorlig skadet. Likevel måtte Sovjetunionen anerkjenne Litauen som et selvstendig land etter augustkuppet samme år. Den offisielle anerkjennelsen kom den 6. september, fire dager etter at Washington gjorde det samme. Vilnius hadde da ikke vært hovedstad i Litauen siden de to korte periodene i 1918 og 1920.