Formalno, on je tada bio šef centralnog izbornog štaba i koordinator promotivne kampanje Demokratske opozicije Srbije (DOS) za savezne izbore 24. septembra 2000. godine.
Na tom talasu 25. januara 2001. postaje predsednik Vlade Srbije, gde će ostati do pogibije u atentatu.
Ubijen je hicem u grudi, 12. marta 2003. godine u dvorištu zgrade Vlade Srbije, u 12.25 časova. Imao je tada 50 godina.
U zemlji je zatim proglašeno vanredno stanje i pokrenuta akcija "Sablja", koja je prethodno već bila pripremljena u okviru nameravanog obračuna sa organizovanim kriminalom. Ubrzo su pohapšeni, pa nakon troipogodišnjeg procesa i osuđeni, članovi kriminalne grupe "Zemunski klan", čiji su pripadnici i saradnici bili među organizatorima i izvršiocima ubistva.
Prema nalazima istrage, odnosno presudi, Milorad Ulemek Legija, koji je osuđen na 40 godina zatvora, naredio je Zvezdanu Jovanoviću, pripadniku JSO, kojom je Legija ranije zapovedao, da ubije Đinđića.
Po opštoj oceni njegova energičnost na putu evropskih integracija, zašta je bio nedvosmisleno opredeljen, bila je zadivljujuća, i osetila se ubrzo pošto je ubijen.
Verovao je u brze promene, opšti preobražaj društva na čijem čelu se našao, insistirajući da je neophodan napor celokupne nacije, svih građana, kako bi ubrzo zajedno videli boljitak.
U tom smislu zapamćene su njegove poruke: "Moto koji me vuče napred je - nikad se ne predaj. Ako kreneš u preticanje, dodaj gas. Radi ono što smatraš da je ispravno, a ne ono što će većina da podrži" ili "Ako danas ne uspemo, jedini razlog smo mi sami" odnosno "Reforme su uvek plivanje uz vodu. Reforme su uvek sukobi sa mentalitetom, nasleđem, interesima, entropijom i inercijom".
U poslednjoj fazi posebno je bio posvećen problema Kosova, s tezom da se mora pronaći obostrano prihvatljivo rešenje kojim Srbija neće biti samo gubitnik, što je dovelo do negodovanja zapadnih moćnika.
Njegovu tragičnu sudbinu izvesno je odredila i činjenica da je bio čvrsto opredeljen za konačni obračun sa organizovanim kriminalom. Ubijen je upravo pošto je čitav mehanizam zakonskih i drugih mera u tom smislu bio pripremljen.
Dobitnik je više međunarodnih priznanja, poput nemačke nagrade "Bambi" za 2000. godinu u oblasti politike, ili priznanja Fondacije "Polak" za doprinos razvoju demokratije u Srbiji, koja mu je uručena u Pragu 2002. Još septembra 1999. američki nedeljnik "Tajm" uvrstio ga je među 14 vodećih evropskih političara trećeg milenijuma.
Na polju intelektualnih pregnuća, bavio se i prevođenjem i pisanjem. Osim više politikoloških ili filozofskih eseja, autor je knjiga: "Subjektivnost i nasilje", "Jesen dijalektike", "Jugoslavija kao nedovršena država", "Srbija ni na istoku ni na zapadu".
