Stał się pierwszym otwartym biseksualistą w szwedzkim rządzie. Kilka dni po nominacji ujawniono, iż podobnie jak dwóch innych członków nowego gabinetu przez lata nie opłacał abonamentu telewizyjnego. W przeciwieństwie do Cecilii Stegö Chilò i Marii Borelius (które dodatkowo zatrudniały nielegalnie opiekunki do dzieci) Tobias Billström pozostał na swoim stanowisku. 7 lipca 2010 został także ministrem zatrudnienia. Po wyborach w 2010, w których również dostał się do Riksdagu, powrócił do pełnienia wyłącznie funkcji ministra ds. migracji i polityki azylowej. Zakończył urzędowanie w 2014, pozostając członkiem parlamentu na kolejną kadencję.
Również w 2018 i 2022 z powodzeniem ubiegał się o poselską reelekcję w wyborach krajowych. W październiku 2022 objął stanowisko ministra spraw zagranicznych w nowo powołanym gabinecie Ulfa Kristerssona.