Le , Mike Beebe annonce sa candidature aux primaires démocrates de l'élection pour le poste de gouverneur. Le 7 novembre 2006, il est élu gouverneur de l'Arkansas avec 55 % des voix contre 41 % au RépublicainAsa Hutchinson, 2 % au candidat écologiste Jim Lendall et 2 % au candidat indépendant Rod Bryan. Il entre en fonction le .
Le 2 novembre 2010, il est réélu pour un second mandat en obtenant 64 % des voix devant le républicain Jim Keet.
Après deux mandats de quatre ans, il ne peut se représenter et quitte ses fonctions de gouverneur le . Le RépublicainAsa Hutchinson, que Mike Beebe avait battu lors de l'élection de 2006 est élu.