Sirimavo só começou uma carreira na política depois que seu marido foi morto a tiros em 26 de setembro de 1959. Ela foi nomeada sucessora da liderança do partido de seu marido. Ela liderou aquele partido para vencer as eleições em julho de 1960, prometendo continuar as políticas de seu marido. Bandaranaike tornou-se primeiro-ministro em 21 de julho de 1960. Ela foi a primeira primeira primeira primeira primeira primeira-ministra do mundo e a primeira mulher a ser eleita chefe de governo.
Bandaranaike era um socialista. Ela continuou com as políticas de nacionalização dos principais setores da economia de seu marido. Ela também colocou todas as escolas que eram propriedade da Igreja Católica Romana sob o controle do governo. A mais famosa de suas primeiras políticas foi a Lei Única Sinhala, também iniciada por seu marido, mas nunca terminada. Isto incluía um plano de wikt:repatriar, enviar residentes tâmiles para a Índia (conseguir a cidadania indiana e deportá-los). Isso também fez de Sinhala a única língua oficial do estado, removendo o inglês. Isto foi visto como discriminatório e foi o início dos protestos de direitos humanos e da militância tâmil.
A aquisição de empresas estrangeiras pelo governo, particularmente as empresas petrolíferas, perturbou a Grã-Bretanha e os Estados Unidos, que acabaram ambos com a ajuda ao Sri Lanka. Como resultado, Bandaranaike estreitou as relações com a China e a União Soviética. Em 1962, oficiais cristãos das forças armadas fizeram uma tentativa fracassada de golpe de Estado. Bandaranaike perdeu um voto de confiança em 1964, e seu partido foi derrotado nas eleições resultantes em 1965. Antes de ser substituída, o governo de Bandaranaike assinou um acordo com a Índia sobre o status de cerca de um milhão de tâmiles: 600.000 seriam concedidos a cidadania indiana e repatriados, e 375.000 seriam concedidos a cidadania cingalesa.
Bandaranaike tornou-se novamente primeiro-ministro nas eleições de 1970. ajuda militar da Índia e do Paquistão.
Uma nova constituição foi introduzida em 1972. A monarquia foi abolida e o reino do Commonwealth conhecido como Ceilão foi substituído pela república moderna do Sri Lanka. O Presidente do Sri Lanka substituiu a Rainha Elizabeth II como Chefe de Estado.
Durante seu segundo mandato, Bandaranaike tornou-se cada vez mais intolerante às críticas. Ela forçou o fechamento de pontos críticos da mídia. Ela também nacionalizou o maior jornal do país, o Lake House. Bandaranaike foi escolhida presidente do Movimento dos Não-Alinhados em 1976. Apesar do sucesso em assuntos estrangeiros, ela estava perdendo o apoio popular no Sri Lanka muito rapidamente. Seu governo foi acusado de corrupção enquanto a economia estava em rápido declínio. As eleições estavam programadas para 1975, mas Bandaranaike usou uma cláusula da nova constituição para atrasá-las indefinidamente. As eleições aconteceram em 1977, e seu partido foi severamente derrotado. Em 1980, Bandaranaike foi acusada de abusar de seu poder por atrasar as eleições. Ela foi forçada a sair de sua cadeira no parlamento e banida de cargos públicos por sete anos.
Bandaranaike permaneceu como líder do SLFP apesar de ter perdido todas as eleições gerais nos dez anos seguintes. Seu partido liderou uma coalizão (a Aliança do Povo) para vencer as eleições gerais de 1994. A filha de Bandaranaike, Chandrika, tornou-se primeira-ministra, e foi então eleita presidente no mesmo ano. Bandaranaike tornou-se novamente primeira-ministra, mas a constituição havia mudado desde seu último mandato. Como primeira ministra, ela era agora subordinada a sua filha, a presidente. Ela permaneceu no cargo até alguns meses antes de sua morte, mas tinha pouco poder real. Ela renunciou ao cargo em 10 de agosto de 2000. Exatamente dois meses depois ela morreu, com 84 anos de idade, de ataque cardíaco.
