Hänen johdollaan Tšekkoslovakia nosti tunnuslauseen "sosialismi, jolla on inhimillinen kasvo" alla mediaan kohdistuvan sensuurin ja liberalisoi Tšekkoslovakian yhteiskuntaa, mikä sai aikaan niin sanotun uuden aallon Tšekkoslovakian elokuvaelämässä. Häntä painottivat kuitenkin stalinistiset äänet puolueen sisällä sekä Neuvostoliiton johto, joka ei pitänyt maan suuntauksesta ja pelkäsi, että Tšekkoslovakia voisi löyhentää siteitä Neuvostoliittoon ja tulla länsimaisemmaksi. Tämän seurauksena Varsovan liiton muut maat hyökkäsivät maahan.
20-21 päivänä elokuuta 1968, jolloin Prahan kevät päättyi. Dubček erosi huhtikuussa 1969 ja hänen tilalleen astui Gustáv Husák, joka aloitti normalisoinnin. Dubček erotettiin kommunistisesta puolueesta vuonna 1970.