Po strmoglavljenju njegovega režima oktobra 2000 je nova srbska vlada pod vodstvom premiera Zorana Đinđića v začetku januarja 2001 Miloševića postavila pod stalen policijski nadzor in začela preiskavo zaradi zlorabe položaja. Poraz na volitvah je priznal šele po množičnih protestih. Nenehni pritisk nanj, njegovo družino in najožje sodelavce je dosegel vrhunec konec marca, ko je bil izoliran v nekdanji Titovi rezidenci, prisiljen v pogajanja in nato v predajo, poroča Index.
O njegovi aretaciji posneli serijo
Skoraj tridnevna drama je bila prikazana v petih epizodah televizijske serije Družina, ki opisuje zadnjih 48 ur skupnega življenja Miloševićeve družine pred njegovo aretacijo. V tem času so se skupaj s sodelavci in prijatelji pod policijskim obleganjem ter v spremstvu številnih domačih in tujih medijskih ekip zadrževali v vili Mir, obkroženi s številnimi Miloševićevimi privrženci.
Miloševića so aretirali v noči med 31. marcem in 1. aprilom 2001, nato pa ga je srbsko pravosodje obtožilo, da je v desetletju na oblasti (1990–2000) zlorabil svoj položaj za osebno korist in v korist vladajoče Socialistične stranke Srbije, katere predsednik je bil. Akcija prijetja se je začela 30. marca in se končala po dveh dneh ter sedmih urah pogajanj o predaji, ob številnih polemikah, povezanih z vpletenostjo vojske, policije in specialnih enot ter vlogo takratnega vrha vlade, predvsem predsednika Vojislava Koštunice, ki je nasprotoval izročitvi Miloševića haaškemu sodišču.
Sodišče v Haagu je ob sklicevanju na mednarodne obveznosti ZR Jugoslavije vztrajalo, da nova vlada v Beogradu Miloševića izroči, da bi mu lahko sodili za vojne zločine v nekdanji SFRJ. ZDA so dodatni pritisk pogojevale z gospodarsko pomočjo Jugoslaviji.
Obtožen genocida in številnih vojnih zločinov
Milošević je bil s soglasjem takratnega premiera Zorana Đinđića konec junija 2001 izročen haaškemu sodišču (ICTY) in priprt v Scheveningenu, nato pa priveden pred Mednarodno sodišče za vojne zločine. Obtožen je bil genocida in vojnih zločinov, storjenih na Hrvaškem, v Bosni in Hercegovini ter na Kosovu v devetdesetih letih prejšnjega stoletja.
Zavračal je avtoriteto sodišča, proces, ki se je začel 12. februarja 2002, pa je trajal več let in sprožil številne javne polemike v nekdanji Jugoslaviji. Milošević se je branil sam in zaradi slabega zdravja prosil sodni senat, naj ga pogojno izpusti na prostost in mu omogoči zdravljenje v Rusiji. ICTY je prošnjo zavrnil, saj so se bali, da bi Milošević v Moskvi ostal pri ženi in sinu, za katerima so srbske oblasti izdale nalog za aretacijo, Rusija pa jima je podelila politični azil.
Družina se pogreba ni udeležila
Milošević konca sojenja in razglasitve sodbe ni dočakal – 11. marca 2006 je umrl v svoji celici v Scheveningenu. Pokopali so ga 15. marca na dvorišču njegove družinske hiše v Požarevcu. Pogreba se ni udeležil nihče od njegovih najožjih družinskih članov, ne žena Mirjana, ne hčerka in sin, Marija in Marko. Njegova vdova Mirjana Marković je umrla leta 2019 v Moskvi in je pokopana v družinski grobnici.