Na jar 1903 prepukli v Srbsku silné sociálne motivované nepokoje. Demonštrovali študenti i robotníci, došlo ku krvavým zrážkam s vojskom a políciou. Proti anarchii a svojvôli Obrenovicov sa pod vplyvom vyostrenej situácie postavili nielen srbskí radikáli, ale aj vplyvní príslušníci bohatých vrstiev a dôstojníci. V noci z 28. na 29. mája 1903 boli kráľovskí manželia zavraždení dôstojníckou skupinou. Spolu s nimi boli zabití aj bratia Dragy Mašínovej a ešte niekoľko vysokých vládnych činiteľov. Vojaci vyhlásili, že novým kráľom bude v tej dobe už 60-ročný Peter I. Karadjordjevič, Karadjordjov vnuk. Tým skončilo v Srbsku panovanie dynastie Obrenovicov. Krátko nato bola obnovená ústava z roku 1888. V nasledujúcich rokoch sa prenikavo zmenila nielen vnútorná, ale aj zahraničná politika Srbského kráľovstva.
Po prevrate v roku 1903 sa ťažisko politickej aktivity v Srbsku prenieslo z kráľovského dvora na politické strany a na skupšinu, avšak ani v tejto dobe sa v Srbsku nevytvoril skutočne demokratický parlamentný systém. Rozhodujúcu úlohu v srbskej politike naďalej hrala armáda, obzvlášť okruh vysokých vládnych činiteľov, ktorí priviedli k moci Petra I., a úzke stranícke vedenie niekoľkých politických zoskupení. Najvýznamnejšiu pozíciu si na začiatku 20. storočia v Srbsku vydobyla Radikálna strana na čele s Nikolou Pašičem. Krvavý spôsob návratu Karadjordjevičov na srbský trón najprv síce trochu spochybnil prestíž tejto dynastie u európskych vlád, časom sa však Srbsku podarilo obnoviť dôveru v legitimitu novej moci a vymaniť sa zároveň z jednostrannej závislosti na habsburskej monarchii. K zlomení vplyvu podunajskej monarchie v Srbsku mala novej vláde pomôcť obnova zahranično-politickej orientácie na Rusko a v oblasti ekonomickej na západoeurópske štáty, v prvom rade na Francúzsko. S týmto účelom taktiež podpísalo Srbsko v novembri 1906 v Paríži dohodu o vysokej pôžičke na prezbrojenie armády a na rozšírenie železničnej siete.

Habsburská monarchia s odporom sledovala emancipačné snahy svojho južného suseda. Pokusom o zmarenie nových trendov v srbskej politike bola colná vojna medzi Rakúsko-Uhorskom a Srbskom, ktorá prebiehala v rokoch 1906-1911. Viedeň sa nátlakom snažila Belehrad ekonomicky izolovať a donútiť k opätovnej poslušnosti. Habsburská monarchia vyhlásila bojkot srbskému tovaru, najmä tradičnému dovozu srbského bravčového mäsa, zakázala transport srbského tovaru cez rakúsko-uhorské územie... Srbsku sa však podarilo za pomoci štátov Dohody, obzvlášť Francúzska, tomuto tlaku odolať. Habsburská monarchia veľmi ťažko niesla neúspechy v súperení so svojím malým balkánskym susedom. Demonštráciou jeho stále trvajúceho veľmocenského postavenia na Balkáne sa stala anexia Bosny a Hercegoviny začiatkom októbra 1908. Rakúsko-Uhorsko sa chystalo k tomuto kroku už veľa rokov. Poslednou kvapkou sa pre nich stala tzv. mladoturecká revolúcia, ktorá prepukla v Turecku v lete 1908 a svojimi dôsledkami mohla nepríjemne ovplyvniť politické pomery v okupovanej Bosne a Hercegovine. Srbská vláda i srbská verejná mienka sa netajili svojím rozhorčením z anekčného kroku Rakúsko-Uhorska. Srbovia verili, že práve spojením Srbska s Bosnou a Hercegovinou by v blízkej budúcnosti mohol srbský štát získať prístup k moru. Napätie medzi Srbskom a Rakúsko-Uhorskom stupňovalo na prelome rokov 1908-1909 do ostrej krízy. Srbsko dostalo ultimátum. Nakoniec Srbsko 31. marca 1909 anexiu uznalo. Belehradská vláda bola nútená pri tejto príležitosti vydať pre ňu dosť potupnú deklaráciu, v ktorej prehlasovala, že „anexiou Bosny a Hercegoviny neboli narušené práva Srbska“. Na prelome rokov 1911-1912 využila skupina malých balkánskych štátov – Srbsko, Čierna Hora, Bulharsko a Grécko – priaznivú situáciu a vytvorila spojenecký Balkánsky zväz, ktorého cieľom bolo oslobodenie zvyšného územia na európskom kontinente od Turkov. Srbsko-bulharské spojenecké rozhovory začali v októbri 1911 v Belehrade, pokračovali v Sofii, kde sa za pomoci Ruska, ktoré stálo v pozadí celej akcie, podarilo 13. marca 1912 uzavrieť srbsko-bulharskú zmluvu. Jej jadrom bola dohoda o rozdelení Macedónie – severná časť mala pripadnúť Srbsku a juhovýchodné oblasti Bulharsku. Prípadné územné spory mala vyriešiť arbitráž ruského cára. Bulharsko na oplátku podporilo srbské požiadavky na získanie prístupu k moru cez severnú časť Albánska. Obdobná grécko-bulharská dohoda bola uzavretá 29. apríla 1912, dohoda srbsko-čiernohorská 27. septembra 1912. Systém balkánskych zmlúv doplňovala ešte ústna dohoda bulharsko-čiernohorská z júna 1912.

Tzv. prvá balkánska vojna začala 8. októbra 1912, kedy čiernohorský vyslanec v Istanbule odovzdal Porte oficiálnu nótu svojej vlády oznamujúcu vyhlásenie vojny medzi Čiernou Horou a Tureckom. 9. októbra zahájili Čiernohorci vojenskú operáciu a o deväť dní neskôr sa k nim pridali i ďalší balkánsky spojenci. Už na konci októbra sa srbskej armáde podarilo rozbiť silné turecké zoskupenia u macedónskeho Kumanova. Krátko nato (25. októbra) sa v oblasti Novopazarského sandžaku spojilo srbské vojsko s čiernohorským a dvom srbským zborom sa podarilo prebiť k Jadranskému moru v severnom Albánsku. Po počiatočnom neúspechu sa v bojoch začalo dariť tiež Grékom a Bulharom a na konci roku 1912 bola už oslobodená väčšina balkánskeho územia, ktoré bolo doteraz pod nadvládou Turecka.
Prvú balkánsku vojnu uzavrela mierová dohoda podpísaná v Londýne 5. mája 1913. Doterajšie turecké dŕžavy na juhu Balkánu – oblasť Novopazarského sandžaku, Macedónska a Trácie – mali byť na základe dohody rozdelené medzi vojenských spojencov a nezávislé Albánsko. Osmanskej ríši zostávalo po londýnskom mieri na európskom kontinente iba veľmi malé teritórium v bezprostrednej blízkosti Istanbulu. Medzi balkánskymi spojencami – predovšetkým medzi Srbskom a Bulharskom – však čoskoro vypukol nový konflikt. Hlavným dôvodom sporu sa stalo územie Macedónska. Bulharsko sa domnievalo, že Srbsku bola pridelená na mierových jednaniach neúmerne veľká časť, čo odporovalo predchádzajúcej bulharsko-srbskej dohode. Srbovia sa bránili, že ich väčšie územné zisky v Macedónii treba chápať ako kompenzáciu za znemožnenie prístupu k moru v oblasti severného Albánska. Vo vzniknutom bulharsko-srbskom spore nadržiavala habsburská monarchia Bulharsku, ktoré sa koncom júna 1913 rozhodlo vojensky zaútočiť na srbské postavenia na rieke Breglanici a potom i na grécke sily v egejskej časti Macedónie. Tak došlo k tzv. druhej balkánskej (medzispojeneckej) vojne. Srbom prišli na pomoc Čiernohorci a na východe zaútočili na Bulharov i Turci. Po čase sa proti Bulharsku postavilo aj Rumunsko, ktorého armáda prekročila nekrytú dunajskú hranicu a začala postupovať smerom na Sofiu. Bulharsko bolo nútené ku kapitulácii. Konečné hranice medzi štátmi na juhu Balkánu určila mierová zmluva podpísaná v Bukurešti 10. augusta1913. Bulharsko stratilo väčšiu časť územia, ktoré získalo v prvej balkánskej vojne. Srbskému kráľovstvu pripadlo po balkánskych vojnách nielen severné Macedónsko , na ktorej Srbovia pozerali ako na centrum stredovekého Dušanovho cárstva, a po znovudobytí ju preto nazvali termínom „Južné Srbsko“, ale tiež severná polovica Novopazarského sandžaku a taktiež oblasť Kosova, ktorá v minulosti predstavovala významnú súčasť tzv. Starého Srbska.