7 maja 2008 objął funkcję ministra spraw zagranicznych w rządzie Briana Cowena. Jednym z pierwszym zadań nowego ministra i rządu było przeprowadzenie w czerwcu 2008 referendum w sprawie ratyfikacji traktatu lizbońskiego. Negatywny wynik tego głosowania ściągnął na irlandzki gabinet krytykę pozostałych państw UE i spowodował poważny kryzys polityczny. 19 stycznia 2011 zrezygnował z funkcji ministra w proteście przeciwko przywództwu Briana Cowena. Wskutek kryzysu rządowego i dymisji kilkoro ministrów premier 22 stycznia 2011 zrezygnował jednakże z funkcji lidera partii, pozostając jednocześnie na czele rządu. W wyniku głosowania 26 stycznia 2011 Micheál Martin został wybrany na nowego lidera Fianna Fáil. W wyborach parlamentarnych w lutym 2011 partia poniosła porażkę. Po ustąpieniu rządu 9 marca 2011 Micheál Martin został liderem opozycji w parlamencie.