20 мая, когда грузинскими боевиками были убиты 36 жителей Южной Осетии, пробиравшихся в Северную, начались активные боевые действия. Они оказались жестокими и разрушительными для крошечной республики. Всего с ноября 1989 года по 14 июля 1992 года, когда, согласно сочинским договоренностям, в республику вошли трехсторонние миротворческие силы, республика потеряла 1500 человек, в том числе среди мирных граждан вследствие многомесячного обстрела Цхинвала, а также полного уничтожения (сожжения) 111 деревень. Около 2500 человек были ранены. Огромное число людей (иногда называют цифру свыше 50 % населения республики) стали беженцами.
Беженцы, которым приходилось пересекать территории, контролируемые грузинскими силами, подвергались вооруженным нападениям. Известны несколько случаев массовых расправ над беженцами-осетинами. Одним из наиболее известных случаев является расстрел осетинских беженцев на Зарской дороге. 20 мая 1992 года на дороге через село Зар колонна беженцев (преимущественно старики, женщины и дети) из Южной Осетии была остановлена грузинскими вооруженными формированиями и расстреляна в упор из автоматов. В результате нападения погибло более 30 человек. 18 марта 1991 года близ села Ередви грузинские вооруженные формирования после пыток заживо похоронили 12 осетин.
1 сентября 1991 года Южно-Осетинская Советская Демократическая Республика была переименована в Республику Южная Осетия. К этому времени в Южной Осетии была создана хорошо вооруженная, оснащенная тяжелой боевой техникой «Национальная гвардия», а ее создатель бизнесмен Тезиев стал премьер-министром.
На итоговый результат военных действий в значительной степени повлияла политическая нестабильность в самой Грузии, где в конце 1991 — начале 1992 года началась гражданская война. Новое грузинское руководство (Эдуард Шеварднадзе, Тенгиз Китовани иДжаба Иоселиани) весной 1992 года вновь спровоцировало военные действия в Южной Осетии. К середине июня грузинские отряды вплотную подошли к Цхинвалу, что создало реальную угрозу захвата города. Но под давлением российского руководства, однако, Эдуард Шеварднадзе был вынужден пойти на уступки и начать переговоры о мирном урегулировании.
Боевые действия, сошедшие на уровень одиночных огневых контактов и рейдов, были прекращены после подписания Дагомысских соглашений между Россией и Грузией. 14 июля 1992 года в зону конфликта были введены миротворческие силы в составе трех батальонов (российского, грузинского и осетинского).
Дагомысские соглашения предусматривали прекращение огня и создание органа для урегулирования конфликта — Смешанной контрольной комиссии, в которую вошли грузинская и югоосетинская стороны, Россия и, в качестве отдельной стороны, Северная Осетия. Несмотря на заявления президента Саакашвили предоставить Южной Осетии широкую автономию, в рамках Смешанной контрольной комиссии такие предложения грузинскими представителями на рассмотрение не выносились. На протяжении работы комиссии Грузия назначала все более радикальных противников уступок Южной Осетии своими представителями в комиссии, сводя ее работу на нет. В марте 2008 года Грузия вовсе прекратила свое участие в работе комиссии.
После подписания Дагомысских соглашений Южная Осетия стала фактически самостоятельным государственным образованием. 2 ноября 1993 года была принята конституция республики.
30 октября 1995 года при посредничестве России и ОБСЕ между грузинской и осетинской сторонами начались переговоры о мирном урегулировании конфликта. 16 мая 1996 года в Москве был подписан «Меморандум о мерах по обеспечению безопасности и укреплению взаимного доверия». За подписанием этого документа последовало несколько встреч между президентом Грузии Шеварднадзе и президентом Южной Осетии Людвигом Чибировым, а также главами правительств Грузии и Южной Осетии.
Беженцы начали возвращаться в зону конфликта, однако этому процессу мешала тяжелая экономическая ситуация в регионе.
Грузия обвиняла руководство Южной Осетии в том, что в отсутствие контроля со стороны центральных властей Южная Осетия фактически превратилась в центр контрабандной торговли, лишавшей Грузию значительной части доходов Грузинские власти продолжали рассматривать Южную Осетию как свою административную единицу — Цхинвальский регион, но до прихода к власти Саакашвили активных действий по восстановлению контроля над Южной Осетией не предпринимали.
Очередное обострение ситуации произошло в начале 2004 года, после того как новое руководство Грузии объявило о курсе на восстановление территориальной целостности страны. 31 мая 2004 года в зону грузино-осетинского конфликта, где имеют право находиться только российские, грузинские и югоосетинские миротворческие силы и сотрудники местных правоохранительных органов, грузинская сторона перебросила подразделения своих внутренних войск и тяжелую военную технику. Миссия ОБСЕ в Грузии заявила, что это является «грубейшим нарушением ранее подписанных соглашений».