Выступая на Пленуме, Вячеслав Михайлович заявил: «Сейчас, ввиду моего нового назначения, я не могу не сказать несколько слов о себе, о своей работе… Мне недолго пришлось работать под непосредственным руководством Ленина. В течение последних лет мне пришлось проходить школу большевистской работы под непосредственным руководством лучшего ученика Ленина, под руководством товарища Сталина. Я горжусь этим. До сих пор мне приходилось работать в качестве партийного работника. Заявляю вам, товарищи, что и на работу в Совнарком я иду в качестве партийного работника, «в качестве проводника воли партии и ее Центрального Комитета».
Одной из первых забот Молотова на посту главы правительства явилась выработка комплекса мероприятий по выполнению плана развития народного хозяйства на следующий 1931 год, который был признан решающим в деле осуществления лозунга «пятилетка в четыре года» (первая пятилетка).
На XVII Всесоюзной партийной конференции, состоявшейся в январе-феврале 1932 года, Молотов выступил с докладом, посвященным директивам к составлению второго пятилетнего плана. Второй пятилетке был посвящен и его доклад на XVII съезде ВКП(б) в начале 1934 года. В апреле 1937 года им было подписано постановление Совнаркома СССР о задачах третьей пятилетки. В марте 1939 года Молотов выступил на XVIII съезде партии с докладом «Третий пятилетний план развития народного хозяйства СССР».
Важнейшие выступления и публикации Молотова были помещены в сборниках «В борьбе за социализм» (1934) и «Статьи и речи» (1937).
В начале 30-х годов Вячеслав Михайлович многократно выезжал в различные районы страны в качестве чрезвычайного уполномоченного по проведению хлебозаготовок. Однако это были лишь отдельные эпизоды его тогдашней деятельности. Больше он запомнился как Председатель Совета Труда и Обороны СССР в 1931–1937 годах, когда он совмещал эту должность со своим премьерством.
Об исключительном разнообразии задач, которые приходилось решать Молотову, в качестве главы Советского правительства, может свидетельствовать даже сам перечень ряда важнейших постановлений, принятых Совнаркомом СССР (совместно с ЦК ВКП(б)) с начала 30-х до конца 1940-х годов: «О мероприятиях по повышению урожайности» (1932), «О работе угольной промышленности Донбасса» (1932, 1937), «О работе железнодорожного транспорта» (1933), «О льготах колхозам нечерноземной полосы, поднимающим целину» (1934), «О мероприятиях по развитию Северного морского пути и северного хозяйства» (1934), «О работе комбайнеров и оплате комбайнеров в совхозах и МТС» (1935), «О работе по обучению неграмотных и малограмотных» (1936), «Об улучшении строительного дела и об удешевлении строительства» (1936), «О строительстве Куйбышевского гидроузла на реке Волге и гидроузлов на реке Каме» (1937), «О развитии новых нефтяных районов» (1938), «О мероприятиях по упорядочению трудовой дисциплины, улучшению практики государственного социального страхования и борьбе со злоупотреблением в этом деле», «Об изменении в политике заготовок и закупок сельскохозяйственных продуктов» (1940).
В декабре 1937 года после первых выборов в Верховный Совет СССР Вячеслав Михайлович был утвержден на посту главы правительства этим новым органом государственной власти. В газетах сообщалось: «Верховный Совет СССР, выражая волю всего народа, единодушно выразил доверие Совету народных комиссаров СССР и его председателю — Вячеславу Михайловичу Молотову. Политика Советского правительства как внешняя, так и внутренняя, направлена на укрепление мощи Родины и находит одобрение нашего народа».
Впрочем, деятельность Молотова на посту главы правительства заслужила отнюдь не только положительной оценки. Он был причастен к широкой кампании репрессий, достигшей своего пика в середине 30-х годов. Его резолюция стоит на многих документах, санкционировавших высшую меру наказания. Известно, правда, что Вячеслав Михайлович был против исполнения смертного приговора Каменеву и Зиновьеву, но вынужден был отступить.
Третьего мая 1939 года Молотов занял пост наркома иностранных дел СССР (после смещения М. М. Литвинова), оставшись председателем Совнаркома. Вскоре ему выпала на долю нелегкая миссия заключить дипломатические соглашения с фашистской Германией.
Накануне их заключения чуть было не произошло сенсационное англо-германское сближение на антисоветской основе. В июле 1939 года в Лондоне прошли секретные англо-германские переговоры под прикрытием конференции по китобойному промыслу. На них английская сторона предложила Германии, как свидетельствуют дипломатические источники, «далеко идущие планы англо-германского сотрудничества в целях открытия новых и эксплуатации существующих мировых рынков» и их раздела, включая разделы рынков Китая и Советского Союза. Британцы соглашались на превращение Восточной и Юго-Восточной Европы в сферу влияния Германии, вели дело к заключению пакта о невмешательстве.