31 maja 2000 został pierwszym zastępcą sekretarza Rady Bezpieczeństwa Federacji Rosyjskiej odpowiedzialnym za bezpieczeństwo gospodarcze, a 28 marca 2001 stanął na czele Federalnej Służby Policji Podatkowej, odpowiedzialnej za ściganie przestępstw podatkowych i kierował nią do jej rozwiązania w marcu 2003. W maju tego samego roku został pełnomocnym przedstawicielem Rosji przy Unii Europejskiej w randze ministra z siedzibą w Brukseli. Dodatkowo, w czerwcu został także mianowany specjalnym przedstawicielem prezydenta Rosji ds. rozwoju stosunków z Unią Europejską.
1 marca 2004 prezydent Putin zgłosił Dumie Państwowej kandydaturę Fradkowa do objęcia funkcji premiera Federacji Rosyjskiej. 5 marca Duma udzieliła mu wotum zaufania. Na stanowisku szefa rządu zastąpił Wiktora Christienkę, który był pełniącym obowiązki premiera od czasu dymisji Michaiła Kasjanowa (24 lutego). 7 maja 2004, zgodnie z Konstytucją, M. Fradkow złożył pełnomocnictwa swego rządu na ręce nowo zaprzysiężonego (na drugą kadencję) prezydenta Putina. Tego samego dnia Putin po raz kolejny zaproponował Fradkowa jako kandydata na premiera. 12 maja 2004 Duma zatwierdziła jego kandydaturę.