Od marca 1999 był jednocześnie sekretarzem Rady Bezpieczeństwa Federacji Rosyjskiej.
W ciągu kilku lat pracy w centralnej administracji Federacji Rosyjskiej szybko zdobył zaufanie najważniejszych osób w państwie. Dzięki poparciu m.in. Anatolija Czubajsa i Borisa Bieriezowskiego został 9 sierpnia 1999 powołany na stanowisko premiera. W Putinie upatrywano potencjalnego następcę Jelcyna na stanowisku prezydenta. Jako premier Putin wprowadził ponownie wojska rosyjskie na terytorium Czeczenii.
Od 31 grudnia 1999, po rezygnacji Jelcyna ze stanowiska prezydenta, Putin pełnił obowiązki prezydenta Rosji (zgodnie z art. 92 ust. 3 Konstytucji Federacji RosyjskiejKonstytucja Federacji Rosyjskiej.). W wyborach prezydenckich, które odbyły się 26 marca 2000 został wybrany na stanowisko głowy państwa. Uzyskał 52,9 procenta głosów. W kolejnych wyborach prezydenckich, które odbyły się 14 marca 2004 zdobył 71,2 procenta głosów i zwyciężył już w I turze. Największym problemem, z którym zmierzył się Putin, było osiągnięcie 50-procentowej frekwencji (wymaganej do ważności wyborów), co jednak udało się osiągnąć. 7 maja 2004 został zaprzysiężony na drugą czteroletnią kadencję na stanowisku głowy państwa.