Odleciał z Bagdadu dwie godziny po przekazaniu władzy tymczasowemu rządowi irackiemu.
Jako szef tymczasowej koalicyjnej administracji cywilnej był odpowiedzialny za wszystkie polityczne i gospodarcze aspekty odbudowy Iraku. Zastąpił na tym stanowisku generała w stanie spoczynku Jaya Garnera. Choć był pracownikiem Departamentu Stanu, podlegał bezpośrednio szefowi Pentagonu, Donaldowi Rumsfeldowi.
W Bagdadzie w maju 2003 przyłożył rękę do jednej z najbardziej kontrowersyjnych decyzji, jakie podjęto po zakończeniu inwazji – o rozwiązaniu armii irackiej. Doprowadziło to do powstania wielotysięcznej rzeszy mężczyzn bez pracy i przyczyniło się do rozpalenia ruchu partyzanckiego. Ponadto skupił on całość władzy w Iraku, opóźniając przejmowanie odpowiedzialności przez Irakijczyków i przyczyniając się do stopniowego uznawania Amerykanów za okupantów, a nie wyzwolicieli.
W czerwcu 2004 Bremer pomyślnie przeprowadził operację przekazania suwerenności irackiemu rządowi tymczasowemu i powrócił do kraju. W październiku 2004, już jako osoba prywatna, powiedział w jednym z przemówień – według mediów amerykańskich – że Stany Zjednoczone rozmieściły w Iraku za mało wojska i zapłaciły wysoką cenę za to, iż nie ukróciły plagi grabieży w okresie tuż po zakończeniu inwazji.