Kierowani przez niego opozycyjni socjaldemokraci uzyskali wówczas największą liczbę mandatów, zawiązując mniejszościową koalicję z Partią Zielonych. 2 października 2014 parlament zatwierdził Stefana Löfvena na stanowisku premiera, na którym urzędowanie rozpoczął następnego dnia.
W 2018 został wybrany na kolejną kadencję szwedzkiego parlamentu. Wspierająca go koalicja utraciła kilkanaście mandatów. 25 września 2018 premier przegrał w nowym parlamencie głosowanie nad wotum zaufania, co rozpoczęło procedurę dymisji rządu. W październiku 2018 otrzymał misję utworzenia nowego gabinetu, która – podobnie jak poprzedzająca ją misja lidera centroprawicy Ulfa Kristerssona – zakończyła się niepowodzeniem. Kolejną próbę stworzenia rządu podjął w listopadzie, jednakże w grudniu 2018 Riksdag odrzucił jego kandydaturę na premiera.