009年1月，任中共海南省委常委、组织部部长；次年2月，还兼任省委教育工委书记。2012年3月，转任中共湖北省委常委、组织部部长。2014年山西官场数名高级干部涉贪下台后，当年6月，楼阳生被任命为中共山西省委副书记。2016年8月30日，任山西省人民政府代省长。2016年11月28日，当选山西省省长。2018年2月24日，当选为第十三届全国人大代表。2019年11月30日，中共中央决定楼阳生任山西省委书记。2020年1月，任山西省人大常委会主任。2021年2月7日，中共中央政治局常委、国务院总理