Em 14 de maio de 2009, Haley anunciou que concorreria à indicação republicana para Governador da Carolina do Sul em 2010.
A primária gubernatorial republicana ocorreu em 8 de junho de 2010, e Haley captou 49% dos votos. Uma segunda eleição aconteceu em 22 de junho, porque ninguém ganhou 50% dos votos. Haley venceu com facilidade no segundo turno. Haley foi eleita governadora em 2 de novembro de 2010, sobre o candidato democrata Vincent Sheheen de 51% a 47%. Em 12 de agosto de 2013, Haley anunciou que buscaria um segundo mandato durante um comício em 26 de agosto de 2013, no BI-LO Center, no centro de Greenville. Haley foi reeleita em 4 de novembro de 2014, com uma vitória de 55,9% a 41,3%, quase triplicando sua margem de vitória anterior sobre Sheheen nas eleições governamentais de 2010.
Haley apoia impostos mais baixos, se opõe à regulamentação e é extremamente antissindical. Em junho de 2015, após o tiroteio na igreja de Charleston, Haley liderou apelos bipartidários para a remoção da bandeira da Confederação do Capitólio do Estado e seus fundamentos. Em julho de 2015, Haley assinou um Projeto de Lei para autorizar a remoção da bandeira Confederada do mastro da bandeira nos terrenos do Capitólio da Carolina do Sul.
Em abril de 2016, Haley indicou que não apoiaria a legislação introduzida pelo Senado do Estado da Carolina do Sul que exigiria que indivíduos transgêneros usassem banheiros baseados no sexo biológico em vez da identidade de gênero.
