4·19 이후 들어선 장면 정부 아래에서는 그동안 억눌렸던 요구가 한꺼번에 터져 나와 시위가 잦았고, 집권당 안의 갈등도 컸다. 1961년 5월 16일 새벽 박정희 육군 소장과 김종필 등 일부 군인들이 군대를 이끌고 한강을 건너 서울의 주요 기관을 장악했다. 이것을 5·16 군사 정변이라 한다.
군인들은 국회를 해산하고 국가 재건 최고 회의를 만들어 입법·행정·사법의 권한을 모두 쥐었다. 반공과 경제 재건을 내세우며 정치 활동을 금지하고 언론을 통제했으며, 중앙정보부를 만들었다.
1962년 대통령 중심제로 헌법을 고친 뒤, 박정희는 군복을 벗고 1963년 대통령 선거에 나서 당선되었다. 이후 그는 1979년까지 18년 동안 집권하며 경제 개발을 이끌었지만, 그 과정에서 민주주의와 인권을 억압했다는 비판도 함께 받는다.