Il 27 giugno 2020 è stato nominato Taoiseach, alla guida di un governo di rotazione in coalizione con Fine Gael e il Partito Verde come parte di uno storico accordo[1]. Secondo i termini di questo accordo, è cessato dall'incarico il 17 dicembre 2022, quando gli è succeduto Leo Varadkar, Tánaiste e leader del Fine Gael per la seconda metà della legislatura. Grazie a questa rotazione, tuttavia, egli ha conseguentemente ottenuto l’incarico di Tánaiste, di Ministro della Difesa e di Ministro degli Esteri nel successivo Governo.
Ministro dell'istruzione e delle scienze (1997-2000)
Il suo mandato da ministro dell'istruzione è stato caratterizzato da un aumento della spesa per tutti i livelli di istruzione, mentre sono state avviate una serie di iniziative educative, come una revisione del curriculum della scuola primaria e l'introduzione di assistenti per studenti con disabilità.
Il 29 marzo 2004 l'Irlanda è stato il primo paese al mondo a introdurre un divieto assoluto di fumo nei posti di lavoro, battaglia portata avanti da Martin contro una forte opposizione.
Ministro delle imprese, del commercio e dell'occupazione (2004–2008)
Martin ha abolito il controverso Groceries Order 1987, una normativa che proibiva la vendita di alimentari sotto il prezzo all'ingrosso.
Ministro degli affari esteri (2008–2011)
Una delle prime questioni che ha dovuto affrontare come Ministro degli esteri è stato il referendum sul Trattato di Lisbona. Nonostante i partiti sia di maggioranza che di opposizione appoggiassero il sì, l'elettorato bocciò la ratifica del Trattato, scatenando una importante crisi politica nazionale e nell'intera Unione Europea.
Nel febbraio 2009, Martin ha viaggiato in America Latina, passando per Messico e Cuba: quest'ultima è la prima visita ufficiale di un ministro irlandese nell'isola caraibica.
Nel settembre 2009 è volato a Khartum per discutere col governo sudanese del rapimento di Sharon Commins e Hilda Kawuki.
Il 26 maggio 2010, ha incontrato i leader cinesi a Pechino e ha visitato il padiglione irlandese all'Expo 2010 di Shanghai.
A partire dal 28 giugno 2010, ha effettuato un viaggio di 5 giorni in Uganda ed Etiopia.
Leader dell'opposizione (2011–2020)
Nel 2011 Micheál Martin viene nominato ottavo leader del Fianna Fáil, e lo conduce al peggior risultato di sempre nelle elezioni parlamentari, ottenendo solo 20 deputati e finendo all'opposizione dei governi del Fine Gael di Enda Kenny e Leo Varadkar.