Со 2 апреля по 9 августа 1999 гг. исполнял обязанности Генерального прокурора РФ после того, как Борис Ельцин своим указом отстранил от должности генпрокурора Юрия Скуратова на период уголовного расследования дела против него по статье 295 ч.1 УК (злоупотребление должностными полномочиями). Совет Федерации не соглашался на отставку Скуратова до апреля 2000 г. В 2000 г. дело против Скуратова было прекращено за недоказанностью вины.
В конце июля 1999 г. Чайка подал заявление об отставке с поста замгенпрокурора (в это время начался суд над рэкетирами — друзьями сына), но Совет Федерации РФ решил рассмотреть его в октябре 1999 г.
23 июля 1999 г. подписал приказ о новом перераспределении обязанностей среди заместителей генпрокурора. Согласно этому приказу наряду с заместителем генерального прокурора Василием Колмогоровым, который подменял руководителя ведомства в случае его отсутствия, заместителем, обладающим таким же правом, был назначен Владимир Устинов. Затем и.о. генпрокурора ушел в отпуск, передав на это время свои полномочия именно Устинову. Далее, не выходя из отпуска, Чайка подал заявление о выходе на пенсию. Таким образом, 29 июля 1999 г. и.о. генерального прокурора Российской Федерации стал Устинов, Чайка же 29 июля 1999 г. получил от Бориса Ельцина публичное предложение занять должность первого заместителя секретаря Совета безопасности России. СФ удовлетворил заявление Чайки об отставке с поста замгенпрокурора 7 июня 2000 г., когда тот уже был министром юстиции.
17 августа 1999 г. указом президента РФ был назначен министром юстиции РФ (в правительстве во главе с Владимиром Путиным).
14 ноября 1999 г. был назначен координатором комиссии при президенте РФ по противодействию политическому экстремизму в РФ.
18 мая 2000 г. указом президента РФ был назначен министром юстиции в правительстве Михаила Касьянова, 9 марта 2004 г. — в правительстве Михаила Фрадкова.
25 мая 2001 г. в беседе с генсеком Совета Европы Вальтером Швиммером высказался за сохранение смертной казни для террористов.
23 июня 2006 г. СФ утвердил Чайку на посту генпрокурора вместо отправленного в отставку Устинова.
С момента создания Следственного комитета при прокуратуре в мае 2007 г. (а затем — Следственного комитета России) Чайка и его подчиненные конфликтовали с руководством комитета, в частности с Александром Бастрыкиным.
28 марта 2008 г. Чайка выступил с докладом в Совете Федерации РФ. Он высказался за создание Единого следственного комитета — органа, который объединил бы следственные отделы различных силовых ведомств — прокуратуры, МВД, ФСБ, Госнаркоконтроля. Против формирования этого органа выступал глава СК при Генпрокуратуре Александр Бастрыкин.
12 мая 2008 г. Бастрыкин распорядился возобновить расследование уголовного дела в отношении первого заместителя Чайки Александра Буксмана (см. биографию Бастрыкина). Однако как только в Генпрокуратуре узнали об этом ходатайстве, на следующий же день ее представитель Алексей Бухтояров принес в суд постановление Чайки об отмене постановления Бастрыкина о возобновлении следствия по делу.
С 2011 г. Генеральная прокуратура РФ тормозила расследование уголовного дела, которое вел СКР, о незаконных игорных заведениях в Подмосковье. Сотрудники СКР пытались возбудить дела против прокуроров и допросить высокопоставленных чинов и приближенных генпрокурора Юрия Чайки (в том числе его сына Артема)[177]
.В сентябре 2011 г. российские правозащитники направили в сенат США письмо, в котором призвали расширить «список Магнитского» за счет причастных к делу ЮКОСа. В составленном ими перечне из 305 человек был упомянут генпрокурор Юрий Чайка.
В 2013 г. в своем докладе о состоянии законности и правопорядка в России в 2012 г. Чайка раскритиковал работу следователей СКР, МВД и ФСКН, и неожиданно признал успехи следственной службы ФСБ, которая, согласно аналогичному отчету за 2011 год, являлась одной из худших. Он назвал громкие антикоррупционные процессы «не профессиональной работой» следователей, а их «пиар-акциями».
В июле 2013 г. Чайка заявил о фактах прямого финансирования деятельности российских НКО посольствами Великобритании, США, Бельгии, Нидерландов и Швейцарии, обвинив их в нарушении Венской конвенции. Он сообщил, что с ноября 2012 по апрель 2013 гг. 2226 российских НКО получили из-за рубежа 30,8 млрд, рублей (около 1 млрд, долларов). При этом Чайка отказался объяснять журналисту газеты «Коммерсант», какую именно норму Венской конвенции 1969 г. «О праве международных договоров» нарушили посольства.
В 2014 г. Чайка предложил президенту Путину обязать топ-менеджмент стратегических оборонных предприятий предоставлять контрольно-надзорным органам данные о доходах, имуществе и заключенных сделках. Он также предлагал распространить на оборонщиков понятие должностного лица, используемое в Уголовном кодексе, приравняв их к госчиновникам.