W wyborach w 2020 uzyskał mandat senatora. 7 grudnia 2020, dzień po wyborach, które według wstępnych wyników wygrała opozycyjna Partia Socjaldemokratyczna, Ludovic Orban ogłosił swoją rezygnację z funkcji premiera. Tego samego dnia Nicolae Ciucă decyzją prezydenta Klausa Iohannisa został pełniącym obowiązki premiera. Wykonywał je do 23 grudnia 2020, kiedy to powołany został rząd Florina Cîțu. W nowym gabinecie z rekomendacji PNL utrzymał stanowisko ministra obrony narodowej. W październiku 2021 w trakcie kryzysu politycznego otrzymał misję utworzenia nowego rządu, która zakończyła się jednak niepowodzeniem.
Ostatecznie w listopadzie 2021 PNL porozumiała się z Partią Socjaldemokratyczną i UDMR. Nicolae Ciucă został wspólnym kandydatem tych ugrupowań na premiera. 22 listopada został desygnowany na ten urząd, a następnie przedstawił kandydatów na członków gabinetu. 25 listopada nowy rząd został zatwierdzony przez parlament – za zagłosowało 318 posłów do Izby Deputowanych oraz członków Senatu. Gabinet Nicolae Ciuki rozpoczął funkcjonowanie tego samego dnia po tym, jak prezydent Klaus Iohannis podpisał dekret o jego powołaniu i dokonał zaprzysiężenia członków rządu.