inwestycji.
15 marca 2018, po rezygnacji złożonej przez premiera Roberta Ficy w związku ze skandalem po zabójstwie dziennikarza Jána Kuciaka, prezydent Andrej Kiska desygnował go na premiera, powierzając mu misję utworzenia nowego rządu. W skład jego gabinetu weszli przedstawiciele partii SMER, narodowców i ugrupowania Most-Híd. Zaprzysiężenie premiera i członków rządu nastąpiło 22 marca tegoż roku. W 2020 utrzymał mandat deputowanego na kolejną kadencję. 20 marca 2020, w dniu pierwszego posiedzenia nowo wybranej Rady Narodowej, złożył dymisję gabinetu, kończąc urzędowanie na stanowisku premiera następnego dnia.
Był wiceprzewodniczącym partii SMER. W czerwcu 2020 zapowiedział swoje odejście z tej formacji i utworzenie nowego centrolewicowego ugrupowania; w tym samym miesiącu zainicjował powstanie partii pod nazwą Głos – Socjalna Demokracja. W wyborach w 2023 formacja ta zajęła trzecie miejsce, Peter Pellegrini utrzymał wówczas mandat deputowanego. Jego ugrupowanie podpisało następnie porozumienie koalicyjne z partią SMER oraz narodowcami. W październiku 2023 Peter Pellegrini został ponownie przewodniczącym Rady Narodowej.