제2공화국 의원내각제 시대의 정치적 혼란을 빌미로 박정희를 중심으로 한 군부세력이 1961년 5월 16일 군사정변을 일으켜 정권을 잡았다. 군사정변 세력은 즉각 내각을 총사퇴시키고 국회를 해산시켰다. 그들은 국가재건비상조치법을 제정하여 국가재건최고회의에 모든 권력을 집중시켰으며, 1962년 12월 17일에는 국민투표를 통해 제3공화국 헌법을 확정하여 12월 26일 공포하였다.

제3공화국 헌법에서는 대통령 중심제를 다시 도입하였다. 국민들이 대통령을 직접선거로 선출하고 임기는 4년, 1차에 한하여 중임할 수 있었다. 국회는 다원제로 하였으며, 부통령은 두지 않고 대통령이 국무총리를 임명하는 등 의원내각제적 요소를 가지고 있었으나 기본적으로 권력분립적 헌법이었다.

1963년 2월 27일 박정희는 민정 불참을 선언하였지만, 이를 번복하고 같은 해 10월 15일 제5대 대통령 선거에 민주공화당 후보로 출마하였다. 박정희 후보는 윤보선 후보를 물리치고 제5대 대통령에 당선되었다. 전국적으로 85.0%의 투표율을 보인 가운데 진행된 선거는 박정희 후보가 42.6%, 윤보선 후보가 41.2%로 15만 6천 표 차이밖에 나지 않았다. 그러나 여주에서는 오히려 윤보선 후보가 45.6%로 40.8%를 획득한 박정희 후보를 앞질렀다.

이어 1967년 5월 3일 실시된 제6대 대통령 선거와 1971년 4월 27일 실시된 제7대 대통령 선거도 직선제 선거로 치러졌기 때문에 여주 주민이 참여할 수 있었다.

제6대 대통령 선거에서는 전국적으로 78.9%의 투표율을 보인 데 비해 여주는 92.4%라는 높은 투표율을 보였다. 선거결과에서는 전국적으로 민주공화당의 박정희 후보가 48.8%를 득표하여 38.5%를 획득한 신민당의 윤보선 후보를 물리치고 대통령에 당선되었다. 반면에 여주 주민은 윤보선 후보를 53.6%가 지지하고 박정희 후보를 31.1% 지지하여 전체 선거 결과와는 다른 선택을 하였다.

제7대 대통령 선거에서는 전국 79.8%, 여주는 약간 높은 82.6%의 투표율을 보였다. 선거결과는 민주 공화당의 박정희 후보가 53.2%, 신민당의 김대중 후보가 45.3%로 박정희 후보가 3차례 당선되었다. 반면에 여주 주민은 앞선 선거와 마찬가지로 야당 후보인 김대중 후보에게 49.2%를 지지하여 48.3%를 획득한 박정희 후보를 약간 앞선 결과를 보여주었다.

제3공화국 시기에 실시된 3차례의 대통령 선거는 모두 집권 여당의 승리로 끝났지만 당시 야당의 제5대 윤보선 후보는 15만 표, 제6대 윤보선 후보는 110만 표, 제7대 김대중 후보는 100만 표로 박정희 후보에게 작은 차이로 패하였다. 이는 장기집권을 계획하던 박정희 대통령에게는 커다란 위협요인이 되어 후일 유신헌법이 등장하게 된 배경이 되었다. 특이하게도 여주 주민은 제3공화국 시기의 대통령 선거에서는 모두 야당 후보에 더 많은 지지를 보여주었다. 이는 제4공화국 이후 여주 주민의 투표가 여당 지지 경향이 높은 점과는 비교되는 점이다.