Il démissionne de cette fonction le suivant après avoir été accusé d'avoir suggéré l'emploi de tanks contre une manifestation d'opposants au gouvernement organisée en . Il entre alors dans l'histoire en prononçant la phrase: «Il serait mieux que les tanks viennent» (en bulgare: По-добре танковете да дойдат). Même si ces allégations ont porté préjudice à sa réputation de libéral et de socialisteréformiste, il jouit toujours d'une certaine notoriété pour son rôle dans la décommunisation de la Bulgarie.
Mladenov subit un pontage aorto-coronarien à Houston en 1986, ce qui le laisse dans une santé fragile les années suivantes. Il meurt le . Il est marié à Galia Mladenova et est le père d'une fille.