Ocho candidatos optan a la Presidencia, incluido Museveni, de 81 años, cuyo principal rival es el opositor y cantante de 43 años, Robert Kyagulanyi, más conocido como Bobi Wine, su nombre artístico.
Unos 21,6 millones de votantes -de una población total de 46 millones de ugandeses- están llamados a las urnas en unos colegios electorales que oficialmente abrieron a las 07:00 hora local (04:00 GMT) y que cerrarán a las 16:00 hora local (13:00 GMT).
Durante la jornada, los votantes también elegirán a los miembros del Parlamento.
La votación llega después de una campaña en la que Wine vio cómo las fuerzas de seguridad bloqueaban el tránsito de sus vehículos o dispersaban sus mítines con gases lacrimógenos e, incluso, munición real.
El líder opositor busca desbancar a Museveni, quien alcanzó el poder en 1986, tras liderar una guerra de guerrillas que derrocó a su antecesor.
El mandatario es el cuarto presidente africano con más tiempo en el poder, tras modificar la Constitución dos veces para eliminar límites de edad y mandato, lo que le ha permitido presentarse a las elecciones.
Es la segunda vez que Wine compite con Museveni en las urnas, tras recibir el 35 % de los votos en las elecciones de 2021, cuando se convirtió en el líder de la oposición.
En esos comicios, que el artista calificó como "los más fraudulentos de la historia de Uganda", el presidente obtuvo el 58,6 %.
Esta campaña electoral ha estado marcada por los obstáculos impuestos por las autoridades contra la oposición.
Según la Oficina de Derechos Humanos de la ONU, al menos 550 personas vinculadas a la oposición fueron detenidas, incluidos miembros y simpatizantes del partido de Wine, la Plataforma de Unidad Nacional (NUP, en inglés).
Muchas permanecen bajo custodia policial y afrontan cargos como incitación a la violencia o alteración del orden público.
El pasado 5 de enero, Amnistía Internacional denunció una "brutal campaña de represión" contra la oposición y sus seguidores.
Este martes, además, las autoridades ordenaron la "suspensión temporal" del "acceso público a internet".
"Esta medida es necesaria para mitigar la rápida propagación de desinformación en línea, fraude electoral y riesgos relacionados, así como para prevenir la incitación a la violencia que podría afectar la confianza pública y la seguridad nacional durante el periodo electoral", explicó la Comisión de Comunicaciones de Uganda (UCC).