W czerwcu 2019 objął urząd ministra spraw zagranicznych i europejskich oraz integracji w technicznym rządzie Brigitte Bierlein. Powierzono mu także sprawy sztuki, kultury i mediów. W styczniu 2020 ponownie powołany na ministra spraw zagranicznych i europejskich w ramach do nowo powstałego drugiego rządu Sebastiana Kurza (początkowo odpowiadał w nim także za integrację). Rekomendacji na tę funkcję udzieliła mu wówczas Austriacka Partia Ludowa, do której sam przystąpił.
9 października 2021 Sebastian Kurz ogłosił rezygnację z urzędu kanclerza w związku z prowadzonym postępowaniem dotyczącym defraudacji funduszy publicznych. Na swojego następcę zaproponował dotychczasowego ministra spraw zagranicznych. Alexander Schallenberg został zaprzysiężony 11 października 2021. Skład jego gabinetu pozostał praktycznie bez zmian w porównaniu z poprzednim rządem (poza powołaniem nowego ministra spraw zagranicznych).
2 grudnia 2021 Sebastian Kurz zapowiedział wycofanie się z działalności politycznej, w tym odejście z funkcji przewodniczącego ÖVP. Tego samego dnia Alexander Schallenberg zadeklarował swoją dymisję z funkcji kanclerza;