Działalność polityczna od 1969 thumb|Olof Palme w 1974 W październiku 1969 zastąpił Tage Erlandera na funkcji przewodniczącego Szwedzkiej Socjaldemokratycznej Partii Robotniczej. Ugrupowaniem tym kierował nieprzerwanie do czasu swojej śmierci. 14 października 1969 został po raz pierwszy premierem Szwecji, obejmując to stanowisko również w miejsce Tage Erlandera.
W wyborach do Riksdagu w 1973 socjaldemokraci i komuniści oraz trzy ugrupowania centroprawicy uzyskały po 175 mandatów. Olof Palme pozostał jednak na urzędzie premiera. Podczas wizyty w Polsce w 1974 zwrócił po ponad 300 latach tzw. rolkę sztokholmską, zrabowaną przez Szwedów podczas potopu, a przedstawiającą wjazd do Krakowa króla Zygmunta III Wazy. W okresie 1973–1976 jego rząd przeprowadził kilka istotnych reform, m.in. wprowadzając prawo regulujące stosunki między pracownikami a pracodawcami (Medbestämmandelagen) oraz prawo o powszechnym ubezpieczeniu macierzyńskim. 1 stycznia 1975 weszło w życie nowe prawo ustrojowe (Regeringsform), ograniczające znacznie uprawnienia monarchy m.in. w zakresie jego udziału przy tworzeniu nowego gabinetu.