โนได้ใช้อำนาจของเขาเพื่อกรุยทางสู่การเป็นประธานาธิบดี เมื่อเขาลาออกจากองทัพเขาเป็นบุคคลสำคัญในรัฐบาลของชอน และสิ่งที่น่าจดจำที่สุดในชีวิตของเขาคือ การเป็นผู้ควบคุมการจัดเตรียมงานโอลิมปิกฤดูร้อน 1988 ที่จัดขึ้นที่โซล ที่เขาได้เป็นประธานในพิธีเปิด

ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2530 ชอนได้เสนอชื่อโนเป็นตัวแทนของพรรคยุติธรรมประชาธิปไตย และนี่เป็นที่รับรู้โดยทั่วไปว่าเป็นการจัดการให้โนได้เป็นประธานาธิบดีคนต่อไป และก่อให้เกิดการประท้วงของผู้รักประชาธิปไตยอย่างกว้างขวางทั่วทั้งโซลและเมืองอื่นๆในปี พ.ศ. 2530 ในเหตุการณ์การเคลื่อนไหวเพื่อประชาธิปไตยในเดือนมิถุนายน

เพื่อเป็นการโต้ตอบ โนได้กล่าวสุนทรพจน์ในวันที่ 29 มิถุนายน โดยให้คำมั่นสัญญาว่าจะสร้างโปรแกรมการปฏิรูปอย่างกว้างขวาง จะเปลี่ยนแปลงสิ่งใหม่อย่างมากมาย,ปรับปรุงรัฐธรรมนูญให้มีความเป็นประชาธิปไตยมากขึ้นและมีการเลือกตั้งประธานาธิบดีโดยตรง ในการเลือกตั้งนั้น ผู้นำฝ่ายค้านสองคนคือ คิม ยองซัมและคิม แดจุง (ซึ่งต่อมาทั้งสองคนก็ได้เป็นประธานาธิบดี) ไม่สามารถที่จะเอาชนะความแต่งต่างและความแตกแยกของทั้งคู่ได้ ทำให้ได้คะแนนเสียงน้อยกว่าโน แท-อู จึงทำให้โนชนะคะแนนไปอย่างเฉียดฉิว และกลายเป็นประธานาธิบดีคนแรกที่ชนะการเลือกตั้งไปได้อย่างใสสะอาด

โนเป็นประธานาธิบดีในขณะที่ประเทศเกาหลีใต้เป็นเจ้าภาพจัดงานโอลิมปิกฤดูร้อน 1988 และมีนโยบายทางด้านการต่างประเทศคือ Nordpolitik (นโยบายเกี่ยวกับทางเหนือ) ซึ่งเป็นเรื่องหลักที่ทำให้มีการขัดแย้งกันกับผู้บริหารชุดก่อน และโนก็รักษาคำพูดด้วยการปฏิรูปประชาธิปไตย โนก็ยังได้พบกับประธานาธิบดีคอราซอน อากีโน เพื่อหารือกันในหลายโอกาสระหว่างฟิลิปปินส์และเกาหลีใต้ในเรื่องเศรษฐกิจ,สังคมและวัฒนธรรมและเพื่อสนับสนุนลีโอพอลโด เซรานเตส นักกีฬาชาวฟิลิปปินส์ในการแข่งขันกีฬาโอลิมปิก และหารือเกี่ยวกับเรื่องการรวมชาติเพื่อยุติความไม่เป็นมิตรของเกาหลีเหนือที่มีขึ้นภายหลังสงครามเกาหลี

ข้อกล่าวหาทุจริต

ในปี พ.ศ. 2536 ประธานาธิบดีคนถัดจากโน คือ คิม ยองซัม ผู้มีนโยบายหลักคือการปราบปรามผู้ที่ฉ้อราษฎร์บังหลวง ฉะนั้น โนและช็อน ดู-ฮวันจึงถูกไต่สวนในข้อหารับสินบน แต่ดูเหมือนเป็นการพูดอย่างใจอย่างเพราะก่อนหน้านี้คิม ยองซัมได้ยุบพรรคการเมืองของเขารวมกับพรรคการเมืองของโนเพื่อทำให้คิมได้รับชัยชนะในการเลือกตั้ง และอดีตประธานาธิบดีสองคนทั้ง ช็อน ดู-ฮวันและโน แท-อูถูกกล่าวหาเป็นรายบุคคลเกี่ยวกับการขัดขืนคำสั่งและการก่อจลาจลสำหรับบทบาทของพวกเขาในรัฐประหารปี 2522 และเหตุการณ์ขบวนการเรียกร้องประชาธิปไตยในกวางจู ในปี 2523

ทั้งสองถูกพิพากษาว่ามีความผิดในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2539 จากข้อหากบฏ,การก่อจลาจลและการฉ้อราษฎร์บังหลวง โดยชอนถูกตัดสินประหารชีวิต และต่อมาได้ลดโทษเป็นจำคุกตลอดชีวิต ส่วนโนถูกพิพากษาจำคุก 22 ปี 6 เดือน และต่อมาเขาได้ทำการอุทธรณ์ ศาลได้พิพากษาลดโทษให้เหลือ 17 ปี โดยต่อมาทั้งสองได้รับการอภัยโทษจากประธานาธิบดี คิม ยองซัม และออกจากคุกในเดือน ธันวาคม พ.ศ. 2540