Fue además líder del Partido Socialdemócrata Sueco (SAP) desde 1969 hasta 1986, y vicepresidente de la Internacional Socialista desde 1973.

Proveniente de una familia acomodada, mostró interés por la política desde joven y en 1949 se afilió al SAP.

Finalmente, Palme fue recomendado por Erlander para sucederle como primer ministro cuando este dimitió en octubre de 1969.

[3]​[4]​[5]​ Bajo su mandato se adoptó una política neutral con duras críticas por igual a los Estados Unidos y a la Unión Soviética, algo inédito en un país occidental durante la Guerra Fría,[5]​[6]​ por las que promovería un proceso de desarme que contrastaba con la carrera armamentista de las dos grandes potencias mundiales.

[3]​ Por todas estas razones, Palme está considerado uno de los políticos suecos más influyentes del siglo XX junto a Raoul Wallenberg y Dag Hammarskjöld.

[4]​ A nivel nacional, sus tres primeras legislaturas se caracterizaron por el refuerzo del estado de bienestar sueco, la reforma del parlamento hacia un sistema unicameral, y la limitación de la autoridad política que aún ostentaba la monarquía sueca.

En 1953, Palme fue reclutado por el primer ministro socialdemócrata Tage Erlander para que trabajara en su gobierno.

Palme se convirtió, junto a Raoul Wallenberg y Dag Hammarskjöld, en el político sueco más conocido del siglo XX en el ámbito internacional, debido a sus 125 meses de permanencia en el cargo de primer ministro, así como por su oposición a la política exterior estadounidense (nada común en la Europa capitalista de la Guerra Fría) y su asesinato.

[16]​ A nivel internacional se comprometió profundamente con la problemática de los países del Tercer Mundo, así como en cuestiones sobre la democracia y el desarme.

[21]​ Sin embargo, la condena fue anulada posteriormente por el Tribunal Supremo sueco por falta de pruebas.