В 2016 году Международным трибуналом по бывшей Югославии Караджич был признан виновным в геноциде, военных преступлениях и преступлениях против человечности и приговорён к 40 годам заключения.
Караджич обвиняется в организации массового убийства боснийцев (боснийских мусульман) в г. Сребренице в 1995 году. Поимка Караджича и передача его МТБЮ была одним из условий ускорения переговорного процесса по вступлению Сербии в ЕС.
На протяжении 12 лет Караджичу удавалось успешно скрываться от международного трибунала. Вечером 21 июля 2008 года (по утверждению адвоката Светозара Вуячича, арест его подзащитного произошёл вечером в пятницу, 18 июля) он был арестован в белградском автобусе и доставлен в отделение суда по военным преступлениям в Белграде. Вуячич также сообщил подробности о задержании бывшего президента: Радован Караджич сел в автобус, идущий из Белграда в пригород сербской столицы городок Батайницу. Прямо в автобусе неизвестные люди схватили его, надели ему на глаза повязку. Они привезли Караджича в «какую-то комнату», где продержали его до 21 июля. Арест экс-лидера боснийских сербов стал результатом тщательно спланированной операции. Сотрудники сербской службы безопасности получили анонимный звонок от некоего человека, который посоветовал обратить внимание на седого старика, голос которого напоминал ему Караджича. В течение двух месяцев Караджич находился под наблюдением сербских спецслужб, которые внедрили двух своих агентов под видом пациентов к нему на приём. Им удалось незаметно взять несколько волос с головы доктора и установить с помощью анализа ДНК, что это Радован Караджич.
Все эти годы Радован Караджич проживал в Белграде в двухкомнатной квартире, которую он снимал на улице Юрия Гагарина в районе Новый Белград, и работал в частной клинике в Новом Белграде, занимаясь лечением депрессий посредством альтернативной медицины. Он имел фальшивые документы на имя Драгана Давида Дабича, не являющегося гражданином Сербии, и свободно передвигался по городу, посещал семинары, читал лекции и много писал в журналы на медицинскую тему. Посетители и сотрудники одного из белградских баров рассказали, что когда Дабич посещал бар The Madhouse, то он предпочитал садиться за столик, над которым висел портрет Радована Караджича и слушать песни о нём и о Ратко Младиче. За эти 12 лет он сильно изменился: перед телеэкранами предстал пожилой мужчина в очках с густой седой бородой и заплетёнными в косичку волосами.
24 марта 2016 года Международный трибунал по бывшей Югославии признал Радована Караджича виновным по десяти из одиннадцати пунктов обвинения и приговорил его к 40 годам тюрьмы за военные преступления и геноцид, совершённые во время боснийской войны 1992-1995 годов. В частности, суд признал Караджича ответственным за организацию массового убийства мусульман в Сребренице в 1995 году. Караджич также признан виновным в организации нападений на мирных жителей и в убийствах в ходе осады города Сараево, в захвате сотрудников ООН в заложники. Единственным отклонённым пунктом обвинения стал геноцид, совершённый в другом районе Боснии в начале войны. Позднее по итогам апелляционного разбирательства приговор был пересмотрен и ужесточен: 20 марта 2019 года Апелляционная палата Международного остаточного механизма для уголовных трибуналов (МОМУТ) приговорила Караджича к пожизненному заключению