Men valet av Quim Torra lär inte lätta spänningarna i relationerna med centralregeringen. Spaniens premiärminister Rajoy varnade inför måndagens omröstning för att Madrid kan komma att återta kontrollen "om nödvändigt".
Torras seger var mycket knapp. Av totalt 135 ledamöter röstade 66 för Torra medan 65 ledamöter röstade mot. Fyra avstod från att rösta. Efter omröstningen reste sig de ledamöter som vill se ett självständigt Katalonien upp i bänkarna och sjöng regionens egen hymn.
Torra – som handplockats av den tidigare regionpresidenten Carles Puigdemont – omfamnade sedan i tur och ordning de ledamöter som gratulerade honom.
Är i landsflykt
Puigdemont har varit i landsflykt sedan Katalonien utropade självständighet i oktober förra året och befinner sig för närvarande i Berlin, i väntan på att en tysk domstol ska besluta om han ska lämnas ut till Spanien.
Så sent som i lördags misslyckades parlamentet för fjärde gången med att rösta fram en ny ledare. Men efter att det lilla radikala vänsterpartiet CUP meddelat att man avstår från dagens omröstning samt att det denna gång bara krävdes en enkel majoritet kunde Torra skrapa ihop tillräckligt med röster för att vinna.
Stökig period
Utnämnandet av Torra innebär slutet för Madrids direktstyre i regionen och även att man undviker ett nyval.
I ett tal före omröstningen upprepade Torra sitt löfte om att arbeta för en självständig republik i enlighet med den folkomröstning som genomfördes i oktober förra året. Folkomröstningen dömdes ut som olaglig och ledde till att Spaniens regering tog över kontrollen av Katalonien i november förra året.
Mariano Rajoy beslutade i och med det att utlysa nyval i regionen i december. Självständighetsivrande partier fick återigen majoritet i regionparlamentet, även om det största partiet blev Ciudadanos, som förespråkar en fortsatt spansk enighet.
Bakgrund: Detta har hänt
Carles Puigdemont var regionpresident i Katalonien januari 2016–oktober 2017.
Den 1 oktober höll Katalonien en folkomröstning om huruvida regionen ska fortsätta vara en del av Spanien eller bryta sig ur och bli självständigt. En majoritet röstade då ja till självständighet, men valdeltagandet var mycket lågt.
Folkomröstningen var enligt den spanska författningsdomstolen olaglig.
Efter en misslyckad självständighetsförklaring i slutet av oktober 2017 har Puigdemont levt i exil i Belgien.
Spanien utfärdade efter landsflykten till Belgien en internationell arresteringsorder för Puigdemont. Men enligt det belgiska rättsväsendet har den förre regionpresidenten inte begått brott som motiverar ett gripande; han betraktas snarast som politisk aktivist.
Tillsammans med 24 andra katalanska separatister åtalades Puigdemont i mars 2018, misstänkt för uppror och andra brott relaterade till höstens olagliga folkomröstning och självständighetsförklaring i Katalonien. Som mest riskerar de fängelse i 25 år.
Före frihetsberövandet i Tyskland besökte Puigdemont Finland. Hans reste med bil genom Sverige och Danmark och greps av tysk polis den 25 mars efter att passerat en gränskontroll på Jylland.