1988年蔣經國去世，李登輝升任總統。但他對權力的掌控岌岌可危——從大陸來的國民黨元老不願將控制權讓給一個台灣本地人。「李登輝安然度過了這次考驗，主要是因為他在國民黨複雜的政治環境中沉浸了16年。」歷史學家蔡石山寫道。
李登輝延續蔣經國的政策，努力廢除國民黨的獨裁體系，放鬆對異見人士的限制。他提拔了更多台灣本土官員，對抗大陸出身的對手的影響力。1990年，他兌現了給支持民主的學生抗議者的承諾，制定了改革方案，要求官員擔任政治職位必須經過普選。
北京當局最初寄望於李登輝比他的反共前任願意對話。起初，李登輝謹慎行事，反覆強調台灣是「一個中國」的一部分，同時堅持要求大陸必須在統一之前實現民主化。1991年，他承認了共產黨對大陸的統治。次年，中國大陸和台灣代表開始對話，擱置政治分歧，發展經濟和其它聯繫。
即便如此，由於李登輝的國際訪問以及暗示台灣擁有國家地位的言論（包括他將國民黨稱為台灣的「外來政權」，類似於荷蘭、西班牙和日本等殖民大國），中方對李登輝頗為憎惡。他最著名的一次訪問是1995年得到美國國會支持，訪問康奈爾大學，此舉引發了中美之間的軍事對抗。
中國在台灣附近舉行軍事演習並發射飛彈，致使美國向台灣附近地區派遣航母戰鬥群。曾在1993年至1997年間擔任美國東亞和太平洋事務助理國務卿的羅德（Winston Lord）表示，「當時確實擔心我們可能會發生武裝衝突」。
在北京當局試圖左右台灣1996年的總統選舉之際，對峙仍在繼續。那次選舉中，李登輝以54%得票率戰勝了三名對手，成為台灣首位民選領導人。李登輝在2016年寫道，透過選舉自己的領導人，台灣「正式脫離外來政權的統治」。
大受鼓舞的李登輝採取進一步措施，弘揚以台灣為中心的文化，他修改學校教學大綱，倡導「新台灣人」的身份，他將「新台灣人」定義為熱愛台灣、認同台灣民主未來的人。1999年一次採訪中，李登輝表示台灣和大陸之間存在「特殊的國與國關係」——這是未來的台灣總統蔡英文幫忙打造的一個標籤。中方立即譴責了這種說法。
2000年，李登輝卸任總統，遵守了自己設定的任期限制，結束了國民黨在台灣長達55年的統治。在當年的總統大選中，李登輝曾經的一位門生，向這位將卸任領導人指定的總統候選人發起挑戰，分流了國民黨支持者的選票，導致傾向獨立的民進黨險勝。
國民黨內有人譴責李登輝是叛徒，稱他操縱國民黨推進本土主義議程。其他人則指責他作風強硬，縱容政治獻金，助長腐敗並與有組織犯罪掛鉤。2001年，李登輝被國民黨撤銷黨籍，原因是他支持成立了贊成台獨的台灣團結聯盟，儘管他並未正式加入該組織。
退休後，李登輝更加直言不諱，他寫書，公開演講，公開宣揚台灣的國家地位和他所謂的畢生事業——確保台灣的自決權。台北國立政治大學的年度調查顯示，到2020年，單一自稱台灣人的台灣公民比例已從1992年的17.6%上升至67%，而單一自稱中國人的比例則從25.5%下降到2.4%。
「台灣人在某種意義上，已經『脫胎換骨』了。」李登輝在2014年的一本書中寫道，「從獨裁政府之下的無力國民，蛻變為民主政府之下，充滿活力的國民。」
