Wniosek o wotum nieufności przeszedł 1 czerwca 2018 – stosunkiem 180 do 169 głosów Pedro Sánchez został wybrany na premiera w miejsce odwołanego Mariano Rajoya.
Urząd objął po zaprzysiężeniu, które zostało przeprowadzone następnego dnia. 6 czerwca 2018 Pedro Sánchez ogłosił proponowany skład swojego gabinetu, w którym znaleźli się przedstawiciele PSOE, skonfederowanej z nią Partii Socjalistów Katalonii (PSC) i osoby bezpartyjne. Jego rząd rozpoczął funkcjonowanie 7 czerwca, gdy doszło do zaprzysiężenia ministrów, pochodzących z partii socjalistycznej lub bezpartyjnych. Nowy premier nie zdecydował się na zawarcie koalicji z żadną z parlamentarnych partii, które umożliwiły mu przejęcie władzy.
W lutym 2019 rząd przegrał głosowanie nad budżetem. Pedro Sánchez doprowadził do rozpisania na kwiecień przedterminowych wyborów parlamentarnych, w których ponownie uzyskał mandat poselski. Kierowani przez niego socjaliści zajęli wówczas pierwsze miejsce, istotnie zwiększając swoją reprezentację w Kongresie Deputowanych. W parlamencie nie doszło jednak do utworzenia większości zdolnej do wyłonienia rządu.