Οι αεροπορικοί βομβαρδισμοί του ΝΑΤΟ κατά της Σερβίας ξεκίνησαν στις 24 Μαρτίου του 1999 και τερματίστηκαν στις 11 Ιουνίου του ιδίου έτους. Αποτέλεσμα τους ήταν η απόσυρση των σερβικών στρατευμάτων από το Κόσσοβο και η ανάπτυξη διεθνούς ειρηνευτικής δύναμης υπό την αιγίδα του ΟΗΕ και του ΝΑΤΟ. Λίγα χρόνια αργότερα, στις 17 Φεβρουαρίου του 2008, το Κόσσοβο ανακηρύχτηκε ανεξάρτητο κράτος, ενώ μέχρι τότε ήταν αυτόνομη σερβική επαρχία. Το 1912, κατά τη διάρκεια του Α’ Βαλκανικού Πολέμου, το Κόσσοβο απελευθερώθηκε και ενσωματώθηκε στη Σερβία, εκτός από ένα μικρό τμήμα (Κόσσοβο-Μετόχια), το οποίο ενσωματώθηκε στο Μαυροβούνιο. Μετά τον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο, ο Τίτο παραχώρησε αυτονομία σε δύο σερβικές επαρχίες: τη Βοϊβοδίνα στο βορρά και το Κόσσοβο στο νότο. Τότε καθορίστηκαν τα σύνορα του Κοσσόβου, με τέτοιο τρόπο, ώστε αφενός να μην περιλαμβάνουν όλο τον αλβανόφωνο πληθυσμό της πρώην Γιουγκοσλαβίας, αφετέρου να υπάρχει εντός του Κοσσόβου μια συμπαγής πληθυσμιακή ομάδα Σέρβων.
Παρά την αυτονομία πολλοί αλβανόφωνοι εθνικιστές άρχισαν να απαιτούν την ένωση της επαρχίας με την Αλβανία. Οι πρώτες σοβαρές ταραχές ξέσπασαν το 1956, αλλά κατεστάλησαν βίαια από τον Τίτο. Οι σποραδικές εξεγέρσεις συνεχίστηκαν και στη δεκαετία του ’60 με κορυφαία την εξέγερση του 1968, όταν ο Τίτο ανακοίνωσε την εφαρμογή αυστηρών οικονομικών μέτρων. Το 1970 ο Τίτο ενέδωσε στις απαιτήσεις των αλβανοφώνων και συμφώνησε στη δημιουργία του Πανεπιστημίου της Πρίστινα, ενώ το 1974, με την ψήφιση του νέου ομοσπονδιακού συντάγματος, το Κόσσοβο και η Βοϊβοδίνα απέκτησαν το δικό τους κοινοβούλιο, εθνική τράπεζα και αστυνομικό σώμα. Ο θάνατος του Τίτο, στις 4 Μαΐου του 1980, και τα σοβαρά προβλήματα της γιουγκοσλαβικής οικονομίας οδήγησαν σε πολιτική αστάθεια και εθνικιστική έξαρση. Οι πρώτες σοβαρές ταραχές ξέσπασαν από φοιτητές τον Μάρτιο του 1981 στην Πρίστινα, πρωτεύουσα του Κοσσόβου, και εξαπλώθηκαν σύντομα σε ολόκληρη την επαρχία. Κύριο αίτημα των διαδηλωτών ήταν η ανακήρυξη του Κοσσόβου σε συστατική δημοκρατία της Γιουγκοσλαβίας.
Το Βελιγράδι κατάφερε να διατηρήσει τον έλεγχο της επαρχίας και να περιορίσει τις δημόσιες αντιδράσεις των αλβανοφώνων καθ’ όλη τη δεκαετία του 1980. Ωστόσο, στις αρχές του 1989 ξέσπασαν νέες ταραχές. Ο τότε Πρόεδρος της Γιουγκοσλαβίας και Σέρβος στην καταγωγή, Σλόμπονταν Μιλόσεβιτς, αμέσως μετά την καταστολή της εξέγερσης, τροποποίησε το σύνταγμα και κατήργησε καθεστώς αυτονομίας της Βοϊβοδίνας και του Κοσσόβου. Επίσης, ανακλήθηκαν όλα τα πολιτιστικά και πολιτικά προνόμια των αλβανοφώνων, η αλβανική γλώσσα έπαψε να αναγνωρίζεται ως επίσημη και ισότιμη με τη σερβική, απαγορεύτηκε η έκδοση της αλβανόφωνης εφημερίδας «Rilindja», απαγορεύτηκε η μετάδοση τηλεοπτικών και ραδιοφωνικών εκπομπών στην αλβανική γλώσσα, έγιναν ευρείας κλίμακας εκκαθαρίσεις στο διδακτικό προσωπικό του Πανεπιστημίου της Πρίστινα, ενώ 40.000 Γιουγκοσλάβοι στρατιώτες και αστυνομικοί αναπτύχθηκαν μόνιμα στην επαρχία. Ως αποτέλεσμα, το 1989, δημιουργήθηκε η οργάνωση «Δημοκρατική Λίγκα του Κοσσόβου» υπό τον Ιμπραήμ Ρουγκόβα.
Το Σεπτέμβριο του 1991, το «Κοινοβούλιο του Κοσσόβου» οργάνωσε δημοψήφισμα με το ερώτημα της ανεξαρτησίας με συμμετοχή άνω του 90% και αποτέλεσμα 98% υπέρ της ανεξαρτησίας. Όταν τερματίστηκε ο πόλεμος στη Βοσνία-Ερζεγοβίνη, το 1995, ο Ρουγκόβα, αντιλαμβανόμενος τη δυσχερή θέση της Γιουγκοσλαβίας, ζήτησε την ανάπτυξη διεθνούς ειρηνευτικής δύναμης στο Κόσσοβο για την προστασία των αλβανοφώνων. Παράλληλα, η οργάνωση UCK («Απελευθερωτικός Στρατός του Κοσσόβου») ξεκίνησε ένοπλο αγώνα. Σύμφωνα με δημοσιεύματα του ευρωπαϊκού τύπου της εποχής, οι ταραχές του 1997 στην Αλβανία οδήγησαν στο χάος και στη λεηλασία πολλών στρατιωτικών αποθηκών της Αλβανίας λεηλατήθηκαν και μεγάλες ποσότητες στρατιωτικού υλικού (πολυβόλα, πυρομαχικά, αντιαρματικά συστήματα κ.ά.), πολλά εκ των οποίων κατέληξαν στον UCK. Από τον Δεκέμβριο του 1997 έγινε σαφές ότι η διεθνής κοινότητα είχε αποφασίσει να ασκήσει πιέσεις στο Βελιγράδι προκειμένου να γίνουν δεκτά όλα τα αιτήματα των αλβανοφώνων.
Εντωμεταξύ, ο ανταρτοπόλεμος μεταξύ του UCK και των γιουγκοσλαβικών δυνάμεων ασφαλείας συνεχιζόταν αμείωτος με θύματα δεκάδες νεκρούς εκατέρωθεν. Την ίδια περίοδο άρχισαν να δημοσιεύονται και τα πρώτα ρεπορτάζ για εθνικές εκκαθαρίσεις εκ μέρους των Σέρβων κατά των αλβανοφώνων. Στις 5 Μαρτίου του 1998, η τότε υπουργός Εξωτερικών των ΗΠΑ, Μαντλίν Ολμπράιτ, δήλωσε ότι «η κρίση στο Κόσσοβο δεν είναι εσωτερικό ζήτημα της Γιουγκοσλαβίας». Το Βελιγράδι, πιθανότατα φοβούμενο κάποιας μορφής επέμβαση, δραστηριοποιήθηκε διπλωματικά και κάλεσε το Ρουγκόβα για συνομιλίες. Η κίνηση αυτή είχε κάποιο θετικό αποτέλεσμα, καθώς το Βελιγράδι φάνηκε διαλλακτικό, ενώ ο Ρουγκόβα, που αρνήθηκε, φάνηκε αδιάλλακτος. Ωστόσο, οι πολιτικές εξελίξεις στη Σερβία έφεραν για μια ακόμα φορά το Βελιγράδι σε θέση του κατηγορούμενου. Από τις εκλογές του 1998 προέκυψε κυβέρνηση συνεργασίας μεταξύ του Σοσιαλιστικού Κόμματος και του Εθνικιστικού Κόμματος με Αντιπρόεδρο τον Βόισλαβ Σετσέλι, Πρόεδρο του Εθνικιστικού Κόμματος.
Αυτή η πολιτική εξέλιξη λειτούργησε αρνητικά, καθώς κανένας δυτικός διπλωμάτης δεν έβλεπε με καλό μάτι την παρουσία του εθνικιστή πολιτικού. Παρά τη διπλωματική απομόνωση και την προειδοποίηση του ΝΑΤΟ για επέμβαση, το Βελιγράδι συνέχισε τις στρατιωτικές επιχειρήσεις κατά του UCK. Η περίφημη φωτογραφία του Χόλμπρουκ μεταξύ ανταρτών του UCK έστειλε ένα σαφές μήνυμα στο Βελιγράδι: Η Ουάσιγκτον υποστηρίζει τον UCK. Μετά από αυτό, ο Μιλόσεβιτς δεν είχε να περιμένει τίποτα θετικό ούτε από τις ΗΠΑ, αλλά ούτε και από τη διεθνή κοινότητα. Σε καμία περίπτωση όμως δεν ήταν διατεθειμένος να χάσει το Κόσσοβο. Λίγα χρόνια πριν, η Σερβία είχε χάσει τη Σλαβονία και την Κράινα από την Κροατία και είχε δεχθεί τεράστιες εδαφικές απώλειες στη Βοσνία-Ερζεγοβίνη προκειμένου να αποφύγει μαζικούς αεροπορικούς βομβαρδισμούς του ΝΑΤΟ. Εάν έχανε και το Κόσσοβο, το πολιτικό μέλλον του Μιλόσεβιτς θα έσβηνε και θα έμενε στην ιστορία της Σερβίας ως μια μελανή σελίδα.
Το καλοκαίρι του 1998, ο UCK είχε καταφέρει να θέσει υπό τον έλεγχό του σημαντικό τμήμα του Κοσσόβου. Σέρβοι απήχθηκαν και βρέθηκαν δολοφονημένοι, ορθόδοξοι ναοί και μοναστήρια ανεκτίμητης πολιτιστικής και θρησκευτικής αξίας λεηλατήθηκαν και ισοπεδώθηκαν από τον UCK. Αυτές οι ακρότητες οδήγησαν σε νέες επιθέσεις των γιουγκοσλαβικών δυνάμεων για την εκκαθάριση των βόρειων και κεντρικών περιοχών του Κοσσόβου από τους αντάρτες (Αύγουστος-Σεπτέμβριος 1998). Η διεθνής κοινότητα κατηγορούσε μονόπλευρα τη Γιουγκοσλαβία για εθνικές εκκαθαρίσεις κατά των αλβανοφώνων. Η μόνιμη απειλή ήταν οι αεροπορικές επιδρομές. Ο Χόλμπουκ επισκέφτηκε το Βελιγράδι για διαπραγματεύσεις και στις 12 Οκτωβρίου του 1998 ο Μιλόσεβιτς συμφώνησε να σταματήσει κάθε στρατιωτική δραστηριότητα κατά του UCK με αντάλλαγμα ο UCK και οι αλβανόφωνοι του Κοσσόβου να σταματήσουν να ζητούν την απόσχιση της επαρχίας από τη Σερβία. Η εκεχειρία κράτησε μέχρι το Δεκέμβριο.
Καταλυτικό ρόλο στις εξελίξεις που ακολούθησαν διαδραμάτισε η σφαγή του Ράτσακ στις 15 Ιανουαρίου του 1999, όταν οι γιουγκοσλαβικές δυνάμεις συγκρούστηκαν με αντάρτες του UCK, με αποτέλεσμα το θάνατος 45 αλβανοφώνων αμάχων. Το περιστατικό χαρακτηρίστηκε από τη διεθνή κοινότητα ως γενοκτονία εκ μέρους των Σέρβων (μια από τις κατηγορίες κατά του Μιλόσεβιτς στο Διεθνές Δικαστήριο ήταν και η σφαγή στο Ράτσακ). Στις 30 Ιανουαρίου του 1999, το ΝΑΤΟ εξέδωσε ανακοίνωση, δηλώνοντας σαφώς ότι σκοπεύει να προχωρήσει σε αεροπορικούς βομβαρδισμούς κατά της Σερβίας. Μεταξύ των αδιαπραγμάτευτων απαιτήσεων του ΝΑΤΟ ήταν η άμεση κατάπαυση του πυρός και από τις δύο πλευρές, η παραχώρηση στο Κόσσοβο του καθεστώτος αυτονομίας που είχε ανακληθεί το 1990 και η παρουσία διεθνών παρατηρητών. Τέλος, το ΝΑΤΟ απαίτησε την έναρξη ειρηνευτικών συνομιλιών στο Παρίσι, τον Φεβρουάριο της ίδιας χρονιάς. Υπό την απειλή χρήσης βίας, Μιλόσεβιτς και Ρουγκόβα δέχθηκαν. Οι συζητήσεις άρχισαν στις 6 Φεβρουαρίου υπό την αιγίδα του Γενικού Γραμματέα του ΝΑΤΟ, Χαβιέρ Σολάνα.
Παραδόξως, οι διαβουλεύσεις εξελίχθηκαν ομαλά, με τις δύο πλευρές να επιδεικνύουν διαλλακτικότητα. Έτσι, στις 23 Φεβρουαρίου εξεδόθη ανακοίνωση, σύμφωνα με την οποία τα δύο μέρη συμφώνησαν να παραχωρηθεί στο Κόσσοβο καθεστώς αυτονομίας, να διενεργηθούν ελεύθερες και δημοκρατικές εκλογές, να υπάρξει σεβασμός στα ανθρώπινα δικαιώματα όλων των πολιτών ανεξαρτήτως θρησκεύματος ή εθνικότητας και να δημιουργηθεί ένα δίκαιο σύστημα δικαιοσύνης. Το μόνο αγκάθι στις διαπραγματεύσεις ήταν η εμμονή του ΝΑΤΟ στην παρουσία διεθνούς ειρηνευτικής δύναμης. Οι Σέρβοι φοβήθηκαν ότι η παρουσία νατοϊκών στρατευμάτων στο Κόσσοβο θα οδηγούσε, αργά ή γρήγορα, στην ανακήρυξη της ανεξαρτησίας του Κοσσόβου. Αν γινόταν κάτι τέτοιο, οι γιουγκοσλαβικές δυνάμεις δεν θα μπορούσαν να επέμβουν, αφού αυτό θα τους έφερνε αντιμέτωπους με το ΝΑΤΟ. Τελικά, στις 18 Μαρτίου, οι αλβανόφωνοι μαζί με την αμερικανική και τη βρετανική αντιπροσωπεία υπέγραψαν τη Συμφωνία του Ραμπουϊγέ, ενώ οι Σέρβοι και οι Ρώσοι αρνήθηκαν να την υπογράψουν.
Η Συμφωνία προέβλεπε τη διακυβέρνηση του Κοσσόβου από το ΝΑΤΟ ως αυτόνομης επαρχίας της Γιουγκοσλαβίας και όχι της Σερβίας. Για την τήρηση της τάξεως προβλεπόταν η παραμονή δύναμης 30.000 νατοϊκών στρατιωτών. Τέλος, η συμφωνία απαιτούσε από τη Γιουγκοσλαβία να επιτρέπει την ελεύθερη διέλευση των νατοϊκών στρατευμάτων από το έδαφός της. Κανένα ελεύθερο κράτος δεν θα δεχόταν μια τέτοια παραβίαση της εθνικής του ανεξαρτησίας. Μια εβδομάδα πριν την έναρξη των βομβαρδισμών, ο Ζέλικο Ραζνάτοβιτς (Αρκάν), ηγέτης της παραστρατιωτικής σερβικής οργάνωσης «Σερβική Εθελοντική Φρουρά» ή «Τίγρεις του Αρκάν», εμφανίστηκε στο ξενοδοχείο Χάγιατ του Βελιγραδίου, και ζήτησε από τους δυτικούς δημοσιογράφους να φύγουν από τη Σερβία. Οι παρατηρητές του Οργανισμού για την Ασφάλεια και τη Συνεργασία στην Ευρώπη (ΟΑΣΕ) έφυγαν από το Βελιγράδι στις 22 Μαρτίου, ενώ στις 23 Μαρτίου το σερβικό κοινοβούλιο πέρασε ψήφισμα υπέρ της αυτονομία του Κοσσόβου, όχι όμως και υπέρ του στρατιωτικού σκέλους Συμφωνίας του Ραμπουϊγέ χαρακτηρίζοντάς το ως νατοϊκή κατοχή. Την επόμενη μέρα το ΝΑΤΟ ξεκίνησε τους αεροπορικούς βομβαρδισμούς.
Στις αεροπορικές επιδρομές έλαβαν μέρος πάνω από 1.050 συμμαχικά αεροσκάφη, τα οποία πραγματοποίησαν πάνω από 38.000 εξόδους. Τα αεροσκάφη εφορμούσαν από την Ιταλία ή από αεροπλανοφόρα στην Αδριατική θάλασσα. Εκτός των μαχητικών αεροσκαφών, έγινε και εκτεταμένη χρήση βλημάτων BGM-109 Tomahawk. Ο πολιτικός στόχος της επιχείρησης ήταν η εφαρμογή των αποφάσεων της Συμφωνίας του Ραμπουϊγέ. Ο στρατιωτικός της στόχος ήταν η καταστροφή της στρατιωτικής υποδομής της χώρας με την προσβολή κρίσιμων στρατιωτικών υποδομών, όπως κέντρων διοίκησης, αποθηκών ανεφοδιασμού κ.ά. Στο Κόσσοβο, το άμεσο αποτέλεσμα των βομβαρδισμών ήταν η έξοδος 300.000 περίπου αλβανοφώνων από την επαρχία, προκειμένου να αποφύγουν τις παράπλευρες απώλειες. Οι άνθρωποι αυτοί κατέφυγαν στα Σκόπια και στην Αλβανία, αλλά μετά το τέλος του πολέμου επαναπατρίστηκαν. Σύμφωνα με τα Ηνωμένα Έθνη, μέχρι το τέλος του πολέμου περισσότεροι από 850.000 αλβανόφωνοι του Κοσσόβου είχαν καταφύγει ως πρόσφυγες στην Αλβανία ή στα Σκόπια.
Αρχική πεποίθηση των ανώτατων στρατιωτικών και πολιτικών διοικητών του ΝΑΤΟ ήταν ότι οι βομβαρδισμοί θα διαρκέσουν το πολύ 2-3 εβδομάδες. Ωστόσο, γρήγορα έγινε σαφές ότι οι Σέρβοι δεν ήταν διατεθειμένοι να υποχωρήσουν εύκολα. Έτσι, από τα μέσα Απριλίου οι νατοϊκοί βομβαρδισμοί επεκτάθηκαν και πλέον τα συμμαχικά αεροσκάφη άρχισαν να πλήττουν και μεμονωμένους στόχους (άρματα μάχης, στοιχεία πυροβολικού κ.ά.) και επιλεγμένους πολιτικούς στόχους. Πολλοί πολιτικοί, αλλά και δημοσιογράφοι, άσκησαν έντονη κριτική για τον βομβαρδισμό πολιτικών στόχων με το επιχείρημα ότι, στην περίπτωση αυτή, το ΝΑΤΟ παραβιάζει τις διατάξεις της Συνθήκης της Γενεύης. Το ΝΑΤΟ αντέτεινε ότι οι στόχοι αυτοί ήταν χρήσιμοι στις γιουγκοσλαβικές Ένοπλες Δυνάμεις και γι’ αυτό οι βομβαρδισμοί ήταν δικαιολογημένοι. Βέβαια το ΝΑΤΟ ποτέ δεν απάντησε σε τι χρησίμευσε ο βομβαρδισμός των κεντρικών γραφείων του κόμματος της «Γιουγκοσλαβικής Αριστεράς», ηγέτης του οποίου ήταν η σύζυγος του Μιλόσεβιτς, καθώς και ο βομβαρδισμός της κρατικής τηλεόρασης της Γιουγκοσλαβίας. Να σημειωθεί ότι η πλέον εντυπωσιακή επιτυχία των Σέρβων ήταν η κατάρριψη ενός F-117 στις 27 Μαρτίου του 1999.
Εκτός από τις δυσκολίες στο σκέλος της επιλογής των στόχων, το ΝΑΤΟ απέτυχε και στον τομέα της εκμηδένισης των παράπλευρων απωλειών. Στις αρχές Μαρτίου, νατοϊκά μαχητικά βομβάρδισαν μια φάλαγγα αλβανόφωνων προσφύγων, πιστεύοντας ότι πρόκειται για στρατιωτική φάλαγγα Σέρβων. Στις 7 Μαΐου, το ΝΑΤΟ βομβάρδισε κατά λάθος την κινεζική πρεσβεία στο Βελιγράδι. Τρεις Κινέζοι δημοσιογράφοι σκοτώθηκαν, ενώ η πολιτική ηγεσία της χώρας αντέδρασε οργισμένα και απαίτησε, με όχι και τόσο διπλωματικό τρόπο, εξηγήσεις, όχι από το ΝΑΤΟ, αλλά απευθείας από την Ουάσιγκτον. Οι ΗΠΑ ζήτησαν δημόσια συγγνώμη από την Κίνα για το περιστατικό και το δικαιολόγησαν καταλογίζοντας όλη την ευθύνη στη CIA, η οποία δεν είχε φροντίσει να ανανεώσει τους χάρτες που παρέδιδε στη συμμαχία. Ωστόσο, η βρετανική εφημερίδα «The Observer» και η δανέζικη «Politiken» υποστήριξαν ότι το ΝΑΤΟ βομβάρδισε εσκεμμένα την κινεζική πρεσβεία, την οποία χρησιμοποιούσαν οι Γιουγκοσλάβοι, με τη συγκατάθεση των Κινέζων, ως αναμεταδότη στρατιωτικών επικοινωνιών. Σε ένα εξίσου σοβαρό περιστατικό, το Βελιγράδι κατηγόρησε το ΝΑΤΟ για τον βομβαρδισμό της φυλακής Ντουμπράβα στο Κόσσοβο.
Η αντίσταση των Σέρβων οδήγησε τη συμμαχία στο να σκεφτεί πολύ σοβαρά την πιθανότητα διεξαγωγής μιας χερσαίας επιχείρησης για την κατάληψη του Κοσσόβου. Όμως ο Κλίντον, μολονότι αναγνώριζε τη χρησιμότητα μιας χερσαίας επιχείρησης, εντούτοις ήταν ιδιαίτερα επιφυλακτικός ως προς την εμπλοκή, σε τέτοιο βαθμό, αμερικανικών χερσαίων δυνάμεων σε έναν πόλεμο που σίγουρα θα κόστιζε στην Ουάσιγκτον τις ζωές εκατοντάδων στρατιωτών. Παράλληλα με τους βομβαρδισμούς, Φιλανδοί και Ρώσοι διαμεσολαβητές προσπαθούσαν να πείσουν τον Μιλόσεβιτς να δεχθεί τους όρους της Συμφωνίας του Ραμπουϊγέ. Να σημειωθεί ότι τον Μάιο το Διεθνές Δικαστήριο για την πρώην Γιουγκοσλαβία είχε χαρακτηρίσει τον Μιλόσεβιτς εγκληματία πολέμου και ζητούσε την έκδοσή του για να δικαστεί. Υπό την πίεση των γεγονότων και μην έχοντας άλλη εναλλακτική λύση, ο Μιλόσεβιτς δέχθηκε τελικά τους όρους της Συμφωνίας του Ραμπουϊγέ. Στις 11 Ιουνίου, οι αεροπορικοί βομβαρδισμοί σταμάτησαν και την επομένη, 12 Ιουνίου, η KFOR (Kosovo Force) άρχισε να αναπτύσσεται στο Κόσσοβο.