Закончил юридический факультет Белградского университета. Во время учебы познакомился со своей будущей женой Мирой (Мирьяной) Маркович. Согласно многим свидетельствам, Мира Маркович сыграла огромную роль в жизни мужа и в югославской политике. Считается, что именно она сделала карьеру Милошевичу и за него руководила государством.
Сделал карьеру по партийной линии. Руководил белградской информационной службой. В 1970-х годах году возглавлял нефтяную компанию, затем Белградский банк. В 1978-82 гг. руководил горкомом Союза коммунистов Югославии в Белграде, в 1987 году возглавил Союз коммунистов Сербии.
В начале 1987 в сербской области Косово разгорелся конфликт между этническими албанцами и сербами. Милошевич обвинил албанское большинство в преследовании сербов, став во главе националистических сил в Сербии; к декабрю 1987 ему удалось добиться смещения своего давнего покровителя Ивана Стамболича, придерживавшегося умеренных взглядов, с поста председателя Союза коммунистов и президента Сербии (в августе 2000 Стамболич пропал в Белградском парке).
В мае 1989 Милошевич был избран президентом Сербии и фактически лидером федерации. После выхода из федерации Хорватии и Словении, а затем и Македонии Милошевич приказал федеральным силам и сербской милиции взять под контроль ряд областей Хорватии, населенных преимущественно сербами, что привело к войне.
К лету 1992 война началась также в Боснии и Герцеговине. Сербские силы при поддержке правительства Милошевича лишили крова сотни тысяч боснийцев-мусульман и хорватов, несколько тысяч граждан было убито, еще несколько тысяч помещено в концентрационные лагеря. Эта политика получила название "этнических чисток".
Начиная с 1993 Милошевич начал отрицать свою причастность к деятельности отрядов боснийских сербов, хотя его правительство продолжало снабжать мятежников оружием. В конце 1995 Милошевич согласился на условия, предложенные США и имевшие целью прекращение конфликта, и полностью прекратил поддержку лидера боснийских сербов Радована Караджича.
В 1992 году Милошевич был переизбран на пост президента Сербии на выборах, которые многие наблюдатели сочли фальсифицированными. В ноябре 1996 в стране начались массовые волнения, вызванные отменой Милошевичем результатов местных выборов, выигранных представителями оппозиции. В феврале 1997 Милошевич был вынужден согласиться с результатами местных выборов.
Поскольку второй и последний президентский срок Милошевича заканчивался, в июле 1997 года он сумел занять учрежденный парламентом пост президента Югославии.
В феврале 1998 года Милошевич начал военную кампанию против Освободительной армии Косова, партизанских сил этнических албанцев, имевших целью установление независимости области. В октябре 1998 года НАТО предупредило о начале бомбардировок Сербии в случае, если из Косова не будут выведены войска. Этот вопрос вновь был поставлен в январе 1999 года. По требованию США, России и ряда европейских стран противоборствующие стороны сели за стол переговоров в феврале 1999 года.
После того как Милошевич не принял условий договора, согласно которому Косову предоставлялась автономия и на его территории размещались миротворческие силы ООН, войска НАТО начали массивную воздушную бомбардировку Югославии. Лидеры НАТО обвинили Сербию в попытке "этнической чистки" в Косове, в результате которой тысячи этнических албанцев были убиты, а сотни тысяч были вынуждены покинуть свои дома и бежать в соседние страны и области.
Международный трибунал по военным преступлениям в мае 1999 обвинил Милошевича и четырех его помощников в "преступлениях против человечества". Трибунал объявил, что Милошевич как президент Югославии ответствен за убийства и насильственную депортацию этнических албанцев.
9 июня 1999 года Милошевич и сербский парламент подписали соглашение о прекращении огня, выводе сербских сил из Косова и вводе туда международных сил с целью поддержания мира и обеспечения безопасности беженцев-албанцев, возвращавшихся в Косово. Кроме того, в соглашении оговаривалась значительная степень автономии области. После подписания соглашения бомбардировки территории Югославии были прекращены.
Коалиция из 15 оппозиционных партий в августе 2000 избрала Воислава Коштуницу, главу небольшой правоцентристской Демократической партии Сербии, кандидатом на президентских выборах, которые должны были состояться 24 сентября 2000 года. На выборах Коштуница получил 48,22% голосов, а Милошевич - 40,23%.
Федеральная избирательная комиссия объявила о новом туре, поскольку Коштуница не смог набрать убедительного большинства голосов. Лидеры оппозиции оспорили результаты выборов и заявили, что по их подсчетам Коштуница получил 55%. 25 сентября Коштуница объявил о своей победе, а 27 сентября в Белграде прошла 200-тысячная демонстрация против Милошевича. Избирательная комиссия отозвала свое решение и постановила, что окончательные результаты выборов - 48,96% за Коштуницу и 38,62% за Милошевича.
5 октября 2000 Коштуница объявил себя президентом, и в тот же день правительственные учреждения в Белграде, включая полицию, перешли на его сторону. После решения Конституционного суда 6 октября о победе Коштуницы Милошевич официально оставил пост президента Югославии.
Слободан Милошевич был арестован 1 апреля 2001 года в Белграде. 29 июня он был доставлен в Гаагу и выдан Международному трибуналу по военным преступлениям в Гааге, который добивался его выдачи с 1999 года.