W 1989 został deputowanym Rady Najwyższej Armeńskiej Socjalistycznej Republiki Radzieckiej, zaś od 1990 – Republiki Armenii. 4 sierpnia 1990 był przewodniczącym jej prezydium. W 1991 został pierwszym prezydentem niepodległej Armenii.
Prezydent Jako prezydent Armenii silnie wspierał działania Ormian z Górskiego Karabachu, ukierunkowane na jego przyłączenie do Armenii. Na arenie międzynarodowej władze ormiańskie konsekwentnie zaprzeczały swojemu zaangażowaniu w konflikt o Górski Karabach, tymczasem w wystąpieniach na terenie kraju Ter-Petrosjan podkreślał wsparcie, jakiego udzielał Ormianom w regionie. Nawet po zajęciu przez Ormian Şuşy 9 maja 1992 Ter-Petrosjan twierdził, iż poczynania Ormian i Azerów karabachskich nie mogą już być kontrolowane przez władze Azerbejdżanu i Armenii. Dopiero po zajęciu korytarza laczyńskiego, stanowiącego połączenie Górskiego Karabachu z Armenią, prezydent oficjalnie potwierdził zaangażowanie swojego państwa w konflikt, twierdząc jednak, że celem ormiańskiej ofensywy było zapewnienie dostaw żywności i lekarstw dla miejscowych Ormian.