1986 gründete Mazowiecki gemeinsam mit Ryszard Bugaj, Kazimierz Dziewanowski, Bronisław Geremek, Andrzej Celiński und Andrzej Wielowieyski die Untergrundzeitschrift „21“. Am 31. Mai 1987 unterzeichnete er eine Deklaration, in der die generellen Ziele der Opposition aufgelistet waren.

Nachdem sich der belgische Außenminister für Mazowiecki eingesetzt hatte, erhielt er 1987 von den polnischen Behörden einen Reisepass. In Belgien, Frankreich, West-Deutschland, Italien und Österreich hielt er Vorträge über die Solidarność, gab Interviews, traf sich mit Gewerkschaftern und Politikern. In Rom hatte er ein Gespräch mit Papst Johannes Paul II., bei dem die Situation vor der nächsten Reise des Papstes nach Polen erörtert wurde.

Im Mai 1988 schlichtete Mazowiecki als Bevollmächtigter des Episkopats zwischen Regierung und dem Streikkomitee der Danziger Werft und blieb nach dem Scheitern der Gespräche bis zum Ende des Streiks auf dem Werftgelände. Während der nächsten Streikwelle im August 1988 besuchte er die St.-Brigitten-Gemeinde in Danzig, wo er Lech Wałęsa und dem Streikkomitee als Berater zur Seite stand.

Mazowiecki gehörte zum engen Kreise jener Gewerkschaftsführer der Solidarność, die die Verhandlungen am Runden Tisch vorbereiteten. Im Dezember 1988 war er einer der Gründer des Bürgerkomitees (Komitet Obywatelski) beim Vorsitzenden der Solidarność, wo er den Ausschuss für gewerkschaftlichen Pluralismus leitete. Während der vorbereitenden Gespräche zum Runden Tisch im Januar 1989 bestand er auf der Wiederzulassung der Solidarność als Vorbedingung für eine Einigung in anderen Fragen. Er sprach sich gegen eine Beteiligung der Solidarność an einer künftigen Regierung aus, favorisierte die parlamentarische Ebene als Aktionsfeld und setzte auf eine allmähliche Umgestaltung des Systems.

Während der Gespräche am Runden Tisch spielte Mazowiecki eine wesentliche Rolle. Er nahm an den Plenarsitzungen teil, war Ko-Vorsitzender der Arbeitsgruppe Gewerkschaftlicher Pluralismus, koordinierte die Arbeit der Verhandlungsdelegationen und nahm auch an zahlreichen vertraulichen Verhandlungen teil.

Bei den halbfreien Parlamentswahlen im Juni 1989 kandidierte Mazowiecki nicht, da er Vorbehalte gegenüber der Kandidatenauswahl durch das Bürgerkomitee hatte. Er übernahm jedoch die Redaktion des im Juni 1989 reaktivierten „Tygodnik Solidarność“. Die von Adam Michnik formulierte Devise „Euer Präsident, unser Premierminister“, nach der den Kommunisten das Präsidentenamt und der Opposition das Amt des Ministerpräsidenten zugesprochen werden sollten, zog er in Zweifel. Nachdem die neue Regierungskoalition aus Solidarność und den bis dato nur als Blockparteien in Erscheinung getretenen Gruppierungen Vereinigte Bauernpartei (ZSL) und Demokratische Partei (SD) stand und er auf Betreiben von Lech Wałęsa als Kandidat für das Amt des Ministerpräsidenten nominiert worden war, nahm Mazowiecki jedoch den Auftrag zur Regierungsbildung an. Am 24. August 1989 wählte ihn der Sejm zum ersten nichtkommunistischen Ministerpräsidenten im Ostblock, am 12. September 1989 sprach das Parlament der von ihm gebildeten Regierung das Vertrauen aus. Das Amt des Ministerpräsidenten übte Mazowiecki bis Dezember 1990 aus.

1991–94 war Mazowiecki Parteivorsitzender der Demokratischen Union (Unia Demokratyczna), 1994/95 der Freiheitsunion (Unia Wolności). Er leitete den Verfassungsausschuss der Nationalversammlung und den Sejm-Ausschuss für Europäische Integration. Ab 1992 war er Sonderberichterstatter der Vereinten Nationen zur Lage der Menschenrechte im ehemaligen Jugoslawien. Aus Protest gegen die Gleichgültigkeit der internationalen Gemeinschaft und der westlichen Staaten gegenüber dem Völkermord auf dem Balkan legte er dieses Mandat 1995 nieder.

2005 gehörte Mazowiecki zu den Gründern der Demokratischen Partei (Partia Demokratyczna), die aus der einstigen Freiheitsunion unter Einbeziehung jüngerer und einiger linker Politiker entstanden war. Er war Mitglied des Politischen Rates dieser Partei.

Tadeusz Mazowiecki starb am 28. Oktober 2013 in Warschau.