Впервые он стал премьером после всеобщих выборов 2004 года, в 2009-м снова занял этот пост. В 2014 году Сингх объявил о своей отставке после того, как партия «Индийский национальный конгресс», которую он представлял, проиграла на парламентских выборах. Он стал третьим в истории независимой Индии премьером по продолжительности пребывания на посту (после Джавахарлала Неру и Индиры Ганди). Его преемником стал лидер Индийской народной партии Нарендра Моди.
Будучи главой Минфина в начале 90-х, Сингх представил проект бюджета на 1991-1992 годы, который должен был подтолкнуть индийскую экономику в направлении либерализации, глобализации и приватизации. Это ознаменовало значительный сдвиг страны в сторону рыночной экономики и проложило путь к быстрому экономическому росту в последующие десятилетия.