En dépit du fait qu'il venait d'être nommé dirigeant du Kazakhstan, Nazarbaïev était suffisamment proche de Mikhaïl Gorbatchev pour être le second choix de Gorbatchev à la fonction de vice président de l'Union soviétique en 1990. Cependant, Nazarbaïev refusa. Le 24 avril 1990, Nazarbaïev devint premier président du Kazakhstan par le Soviet suprême. Il soutint le président russe Boris Eltsine lors de la tentative de coup d’État de 1991 mené par le Comité d’État sur l'état d'urgence.