W 2016 roku Noem ogłosiła zamiar kandydowania na stanowisko gubernatora Dakoty Południowej. Dwa lata później w wyborach gubernatorskich odniosła zwycięstwo nad kandydatem Demokratów stosunkiem 51,0% do 47,6% głosów i jako pierwsza kobieta w historii została gubernatorem Dakoty Południowej. W 2019 roku została zaprzysiężona na urząd, a trzy lata później uzyskała gubernatorską reelekcję, zdecydowanie pokonując w Demokratę .
W 2020 roku, kiedy miały miejsce wybory prezydenckie w Stanach Zjednoczonych, kandydat Republikanów Donald Trump wygrał w Dakocie Południowej z kandydatem Demokratów Joe Bidenem. Noem została początkowo wyznaczona na jednego z trzech elektorów prezydenckich Trumpa w Dakocie Południowej, ale później wycofała się z tej roli. We wrześniu 2023 roku poparła Donalda Trumpa w prawyborach prezydenckich Partii Republikańskiej 2024. Podczas Trumpa w 2024 roku niektórzy publicyści sugerowali, że Noem była potencjalną kandydatką na wiceprezydenta USA u boku Trumpa.
W listopadzie 2024 roku została nominowana przez prezydenta elekta Donalda Trumpa na stanowisko sekretarza bezpieczeństwa krajowego w jego drugim gabinecie.