Во время событий 19-21 августа 1991 года предложил министру обороны СССР Язову вывести войска из Москвы и разогнать ГКЧП. 23 августа 1991 года, после провала ГКЧП, президент Горбачёв подписал указ о назначении Шапошникова министром обороны СССР и внёс данное решение на рассмотрение сессии Верховного Совета СССР. 26 августа присвоено воинское звание маршал авиации. 29 августа Верховный Совет СССР согласно пункту 3 статьи 113 Конституции СССР утвердил Шапошникова министром обороны. Вышел из КПСС и способствовал департизации ВС СССР. С 1 октября по 25 декабря 1991 года — член Совета обороны при Президенте СССР.