В сентябре 1973 года Пиночет участвовал в свержении Альенде, после убийства последнего занял посты президента и главы государства. Десятки тысяч сторонников Альенде были расстреляны, режим Пиночета неоднократно осуждался ООН и правозащитными организациями за применение пыток в отношении задержанных лиц.
В 1980 с помощью референдума, который проходил под контролем хунты, Пиночет смог изменить соответствующую статью конституции и продлил срок своего пребывания у власти еще на восемь лет.
После снижения спроса на медь на мировом рынке в начале 1980-х годов экономическая ситуация в стране ухудшилось. В 1986 году на Пиночета было совершено покушение, после чего Чили было объявлено на осадном положении.
Под давлением извне и со стороны его собственных помощников в конце 1980-х годов начали реформы демократического характер. На плебисците в октябре 1988 года ему было отказано в праве продлить срок президентства после его окончания в марте 1990.
В декабре 1989 года лидер оппозиции Патрисио Эйлвин был избран президентом, выиграв на выборах у ставленника Пиночета. Сам Пиночет оставался у власти до 11 марта 1998 и пресекал попытки расследования преступлений военных. После отставки с поста командующего Пиночет был назначен пожизненным членом сената.
В октябре 1998 года Пиночет был арестован в Лондоне по требованию испанских властей, обвинявших его в геноциде, терроризме и убийствах испанских граждан, граждан Чили и других стран. Лондонский суд принял решение о его экстрадиции, однако в марте 2000 годаминистр внутренних дел Великобритании Джек Стро заявил, что не допустит экстрадиции в какую-либо из стран, требующих его выдачи.
Пиночет был освобожден из-под домашнего ареста и вернулся в Чили, где апелляционный суд в июне 2000 лишил его иммунитета как пожизненного сенатора. 1 февраля 2001 он был арестован и помещен под домашний арест, однако уже в апреле 2001 освобожден решением суда.
С тех пор суд неоднократно откладывается из-за состояния здоровья генерала и благодаря деятельности его адвокатов. В начале 2005 года, когда Пиночету было 89 лет, Верховный суд Чили постановил привлечь бывшего диктатора к суду по делу об убийстве 119 диссидентов в 1975году и полностью оправдал его. Однако это было только одним из обвинений, кроме того к генералу было подано около 3000 гражданских исков.
23 ноября 2005 года Пиночет был снова помещён под домашний арест в связи с обвинениями в неуплате налогов и подлоге документов, а также в связи с обвинениями в сокрытии информации о своём финансовом положении.
Обвинения были предъявлены после того, как Верховный суд Чили вновь лишил бывшего диктатора иммунитета от судебного преследования. Проведённая неделей ранее медицинская экспертиза установила, что 90-летний Пиночет способен предстать перед судом.
5 декабря 2005 года член Верховного суда Чили Виктор Монтильо вновь приобщил к обвинениям дела об исчезновении трёх диссидентов в ходе так называемой операции "Коломбо", за время которой в 1975 году в соседней Аргентине пропали без вести 119 человек. Одновременно судья постановил не включать в обвинительный документ дела́ об исчезновении еще 4-х диссидентов в связи с тем, что эти случаи попадают под закон об амнистии 1973 года.
26 декабря Верховный суд Чили отказался снять с Пиночета обвинения в причастности к похищению и убийству девяти чилийских диссидентов в ходе операции "Коломбо" и лишил его иммунитета от преследования по этому делу.
Полицией Чили были сняты отпечатки пальцев у Пиночета и он был сфотографирован в профиль и анфас для следственного дела, которое ранее не заводилось. По мнению официальных лиц страны, это свидетельствует о равенстве всех граждан перед законом.
3 декабря 2006 года Пиночет перенёс тяжёлый инфаркт, в тот же день ввиду опасности жизни над ним был совершён обряд соборования и причастия. Умер 10 декабря 2006 года в военном госпитале Сантьяго.