Burdżanadze przewodniczyła posiedzeniu parlamentu w starym składzie (sprzed wyborów uznanych za sfałszowane) w dniu 23 listopada 2003, dwa dni po udaremnieniu przez antyprezydenckie demonstracje pierwszej sesji parlamentu w nowym składzie. Oznajmiła wówczas, że nowy parlament nie ukonstytuował się, a to oznaczało pozostanie zadań legislacyjnych w rękach dotychczasowych deputowanych. Stwierdziła, że na 45 dni, do przedterminowych wyborów prezydenckich, przejmie obowiązki prezydenckie. Fakt ten potwierdził parlament stosowną uchwałą. Po jej upowszechnieniu w mediach wojsko i policja Gruzji przeszły na stronę protestujących. Brała udział w rozmowach opozycji z prezydentem Szewardnadzem, po których odszedł on z urzędu. Pełnienie obowiązków prezydenta zakończyła po wyborach prezydenckich w Gruzji, w których zdecydowane zwycięstwo odniósł Saakaszwili (Burdżanadze nie kandydowała).
Po raz drugi pełniła obowiązki głowy państwa od 27 lipca 2007 do wyborów prezydenckich w styczniu 2008, po tym, gdy Micheil Saakaszwili ustąpił z urzędu i wystartował w wyborach ponownie, by odeprzeć oskarżenia o sprawowanie władzy w sposób niedemokratyczny. Saakaszwili odniósł drugie zwycięstwo wyborcze, jednak było ono znacznie mniej przekonujące niż poprzednie.