Niedługo po objęciu urzędu zdecydował też o wysłaniu sił rosyjskich, by wspomóc separatystów z Osetii Południowej podczas konfliktu z Gruzją. 26 sierpnia 2008 roku podjął decyzję o uznaniu niepodległości Osetii Południowej i Abchazji, pomimo protestów ze strony NATO, Unii Europejskiej oraz samej Gruzji.
Wraz z prezydentem Stanów Zjednoczonych podpisał nowy układ START, który miał zmniejszyć liczbę posiadanych głowic nuklearnych w USA i Rosji do 1550 oraz wszystkich wyrzutni do 80.
1 listopada 2010 jako pierwszy rosyjski przywódca od zakończenia II wojny światowej odwiedził Wyspy Kurylskie, co wywołało ostrą reakcję dyplomatyczną Japonii; czasowo odwołała ona swojego ambasadora z Moskwy.
Jako prezydent Rosji dwukrotnie gościł w Polsce, 18 kwietnia 2010 na uroczystościach pogrzebowych Lecha Kaczyńskiego i 6 grudnia 2010 podczas wizyty oficjalnej, kiedy to spotkał się z prezydentem Bronisławem Komorowskim i premierem Donaldem Tuskiem.
Premier 8 maja 2012, dzień po zakończeniu kadencji na urzędzie prezydenta, został desygnowany na urząd premiera przez prezydenta Władimira Putina.
15 stycznia 2020 podał się do dymisji.