בספטמבר 1993 נחתמו הסכמי אוסלו עם הפלסטינים, ודבר קיומם פורסם לידיעת הציבור תשעה חודשים לאחר החתימה המקורית על "הסכם העקרונות" (במהלך אותם תשעה ימים תואם הממשל האמריקאי בהתקדמות המגעים ובהגעה להסכם, שכן לא היה מעורב כלל במגעים באוסלו). על צעד זה, זכה רבין בפרס נובל לשלום, יחד עם שמעון פרס ועם יאסר ערפאת. לאחר החתימה על הסכם אוסלו א' תבע רבין את המונח "בלי בג"ץ ובלי בצלם". בנאום טלוויזיוני בערוץ הראשון ב-1 במרץ 1994 אמר רבין: "המשטרה הפלסטינית תילחם בחמאס בלי בצלם, בלי בג"ץ ובלי אמהות נגד שתיקה". הביטוי נאמר כנימוק לתמיכה בהסכם השלום עם אש"ף, ושיקף דעה שערפאת יפעיל עינויים, יפגע בקבוצות אוכלוסייה ואף יהרוג את מתנגדיו בכל אמצעי, ובכך יילחם בטרור טוב יותר מישראל, מאחר שאינו מתמודד עם ביקורתם של גופים כדוגמת בג"ץ ובצלם, המחויבים לזכויות האדם.
, הכריז עם חתימת ההסכם בכנסת, אך גם ציין בדבריו שהוא מודע לסיכונים שההסכם טומן בחובו. בהצבעה בכנסת הצביעו 61 חברי הכנסת בעד החלטת הסיכום, 50 נגד, 8 נמנעו ואחד נעדר מן ההצבעה.
לאורך השנה הראשונה לכהונתו היה לרבין רוב פרלמנטרי יציב, שבין היתר בה לידי ביטוי בבחירות מועמד הקואליציה, עזר ויצמן, לנשיא המדינה במקומו של חיים הרצוג הפורש. יציבות קואליציונית זאת הגיעה לסופה עם החתימה על הסכם אוסלו א', שהובילה את ש"ס לפנות נגד פעילות הממשלה. תחילה נמנעה מההצבעה בכנסת על ההסכם ובהמשך החלה להצביע בקול אחד עם האופוזיציה בהצבעות אי-אמון בממשלה. עקב פנייה זאת של ש"ס היה על ממשלת רבין להסתמך על גוש חוסם של 61 חכי"ם שנשען על המפלגות הערביות. במקביל, החמאס וחלק ממנהיגי פת"ח סירבו להכיר בהסכם וכמות הפיגועים נגד אזרחים ישראלים עלתה. לאחר משא ומתן ממושך נחתם במאי 1994 הסכם קהיר (נודע גם בשם "הסכם עזה־יריחו") אשר במסגרתו החלה נסיגה של כוחות צה"ל מרצועת עזה ומיריחו במטרה לאפשר הקמה של ממשל עצמי-"אוטונומי" פלסטיני. בתגובה לטענות נגד ויתור על שטחי ארץ ישראל השלמה אמר רבין בנאומו בכנסת: "אני גאה שממשלה זו נפרדת מאל-בורייג', מג'בלייה, מעזה."
החלו הפגנות רבות של גופי אופוזיציה נגד ההסכמים, כאשר מועצת יש"ע עמדה בראש עיקר ההפגנות הללו. ב-25 בפברואר 1994 ביצע ברוך גולדשטיין, רופא יהודי מקריית ארבע, את טבח מערת המכפלה, פיגוע ירי המוני במתפללים מוסלמים. בעקבות הטבח הוקמה ועדת שמגר לחקר האירוע והיא הגיעה למסקנה שגולדשטיין היה פעיל תנועת "כך" הקיצונית ופעל לבדו בביצוע הטבח. רבין גינה והוקיע את מעשה הטבח ועמד לפעול ביד קשה נגד חוגי מתנחלים קיצוניים. הוצע לו אף לפרק את המאחז היהודי הלא חוקי בתל רומיידה, בלב חברון, אך הוא נמנע מן המהלך בלחץ גורמים שונים, בהם הרמטכ"ל ברק, על בסיס הטענה שמהלך כפינוי המאחז יוביל לתסיסה חריפה בקרב המתנחלים יושבי השטחים. לנוכח המשבר בקואליציה, מגעים של הממשלה עם אנשי מפלגת צומת הובילו להצטרפות שני חברי כנסת מטעמה לשורות הקואליציה (גונן שגב ואלכס גולדפרב).
באוקטובר 1995 אושר בכנסת הסכם אוסלו ב'. בנאומו בכנסת הסביר רבין כי מטרת הסכמי אוסלו היא למנוע מצב של מדינה דו-לאומית, וזאת על ידי הקמת ישות עצמאית "שהיא פחות ממדינה" לצד מדינת ישראל. רבין הדגיש כי בהסכם הקבע לא תהיה חזרה לקווי 4 ביוני 1967, תישמר אחדות ירושלים, יסופחו גושי התיישבות וגבול הביטחון של ישראל יהיה בבקעת הירדן. ההסכם מהווה הסכם ביניים בן ארבעה שלבים לקראת הסדר הסכם קבע שתוכנן להיחתם שלוש שנים מאוחר יותר. בין היתר הוא מפצל את השטחים בין שטח A - בו לרשות הפלסטינית תהיה שליטה אזרחית וביטחונית, שטח B - בו לרשות שליטה אזרחית ולצה"ל שליטה ביטחונית ושטח C - בו ישראל נושאת בשליטה מלאה. בשטחי A ו-B עיקר ריכוזי האוכלוסין הפלסטינים בעוד בשטח C עיקר השטחים מדוללי האוכלוסין ומרכזי ההתנחלויות.
מבקריו מן הימין מתחו ביקורת על דברי רבין בשידור רדיו ב-24 ביולי 1995: "סיפורי הבלהות של הליכוד מוכרים. הרי הבטיחו לנו גם קטיושות מעזה... כבר שנה רצועת עזה נתונה בעיקרה למרות הרשות הפלסטינית, לא הייתה עוד אף קטיושה ולא תהיה קטיושה... הליכוד פוחד פחד מוות משלום. פחדני השלום. זהו הליכוד של היום", ונהגו להזכירה לאחר תחילת ירי רקטות מעזה מספר שנים מאוחר יותר. מאידך, משה יעלון, שהיה ראש אמ"ן בעת כהונתו כראש ממשלה, טענו כי "הוא [רבין] היה מאוד מפוכח, לא היו לו אשליות ... היה ברור שהיו לו ספקות גדולים ורבים לגבי התהליך שהחל באוסלו. גם פה, לצערי, בשכתוב של ההיסטוריה לאחור, שמו אותו במקום רחוק מאוד מעמדותיו. אני כל הזמן מצטט מנאומו כשהוא מביא את אוסלו ב' חודש לפני הירצחו, ב-5 באוקטובר, לאישור כנסת. הוא מדבר על זה שהישות הפלסטינית תהיה פחות ממדינה, שלא חוזרים לקווי 67 כי הם אינם בני הגנה, שירושלים מאוחדת לנצח, שבקעת הירדן בריבונות ישראלית בפירוש הרחב ביותר, ושהגושים יהיו בשליטתנו. הוא היה מפוכח מאוד". הנהגת הליכוד, בראשות בנימין נתניהו, ריכזה את הביקורת שלה בהתנהלות הביטחונית, על בסיס הסיכון הביטחוני והאסטרטגי לישראל בוויתור על הגדה המערבית, כל זאת לצד גל פיגועי טרור. פיגועי התאבדות הפכו יותר ויותר שכיחים, כאשר עיקרם נעשו בידי טרוריסטים מטעם חמאס שנאבקו במקביל גם באש"ף.
הפגנות אשר נסובו סביב שאלת רמת הגולן הגיעו לשיאן ביוני 1995, עם הידיעות בתקשורת על התקדמות המגעים עם סוריה. לאחר רגיעה מסוימת בהפגנות הן עלו על גדותיהן מחדש עם החתימה על הסכם אוסלו ב'. הפגנות נגד הסכמי אוסלו, שעיקרן כוונו ישירות נגד רבין עצמו והסיתו לאלימות נגדו, הגיעו לשיאן במהלך "אוקטובר השחור" ב-1995. הסכם אוסלו ב' עצמו עבר בהצבעה דחוקה בכנסת (61:59) כאשר קולו של אלכס גולדפרב, שערק מצומת לקואליציה, התנדנד ויום לפני ההצבעה הכריז כי הוא יתמוך בהסכם. מועצת יש"ע הפכה למארגנת ההפגנות העיקרית עם החתימה על הסכמי אוסלו ב', בהחליפה ארגונים שהתנגדו למסירת רמת הגולן שהיו בלב ההפגנות חצי שנה קודם לכן. שתי התנועות הקיצוניות ביותר שפעלו בהפגנות נגד הממשלה היו "זו ארצנו" בהנהגת משה פייגלין ו"כך" בהנהגת בנימין זאב כהנא. על פעילותן הקיצונית וההסתה שלהן למרי אזרחי נגד הממשלה הוקיעו אותן גם ראשי הליכוד, המפד"ל ויש"ע. רבין הרבה לתקוף בתגובה את מנהיג הליכוד, נתניהו, וטען כי הליכוד הפך ל"סייען של החמאס". רבין האשים את הליכוד גם בצביעות ובהענקת לגיטימציה לחמומי מוח המנסים לתקוף אותו אישית ואת חברי ממשלתו. נשיא המדינה ויצמן עצמו טען כי המהלכים להביא לשלום נעשים בחיפזון בידי ממשלת רבין, והתפרסמה אמרתו: "אם חבר כנסת אחד לא היה מקבל מיצובישי, ההסכם הזה (אוסלו ב') לא היה עובר."
חתימת ההסכמים עוררה פולמוס עז, שהלך והתגבר עם התמשכות התהליך המדיני ועם פיגועי הטרור שליוו אותו. הפגנות סוערות רבות נערכו בכל רחבי הארץ. מפגינים קראו במקהלה "רבין בוגד" ו"רבין רוצח" וכרזות המציגות את רבין עטוי כאפייה ומחבק את ערפאת נתלו ברחבי הארץ והונפו בהפגנות הימין. בוצעו מספר ניסיונות לפגוע פיזית ברמטכ"ל ליפקין-שחק, שר המשטרה משה שחל, שרת החינוך אלוני ורבין עצמו, אשר הותקף בידי רבה של האוניברסיטה העברית ב-10 בספטמבר שניסה להתנפל עליו. בתוך ועד רבני יש"ע נמנעו מלקבוע כי "דמו של רבין מותר", אף כי הנושא עלה לדיון, אך פרסמו פסק דין הלכתי כי אסור לפנות יישובים יהודים בשטחים, ודרך כך קראו לאי-ציות לפקודה חוקית. ב-2 באוקטובר 1995 נערך טקס "פולסא דנורא" מול ביתו של רבין בירושלים. בין עורכי הטקס היו הרב יוסי דיין ואביגדור אסקין.
בעקבות ההתקדמות בתהליך אוסלו וחתימת הסכם ביניים נוסף, שהעניק לפלסטינים שלטון עצמי בערים הפלסטיניות הגדולות ובעוד כ-450 כפרים בגדה וברצועה, המדינה שוסעה במחלוקת פנימית עזה. בליל הדיון על הסכמי אוסלו ב' התקיימה הפגנת רבבות בכיכר ציון בירושלים, שם נאמו ראשי מפלגות הימין. במהלך ההפגנה נשמעו קריאות "בדם ואש את רבין נגרש" ו"מוות לרבין" וכן נשרפו תמונותיו של רבין. אנשי ימין טענו כי סגנונו הישיר של רבין ודבריו כלפי המתנחלים באותה תקופה היו מזלזלים ונתנו להם תחושה כי הממשלה מפקירה את ביטחונם. לאחר ההפגנה פרצו רבבות מפגינים את שרשרת השוטרים, צעדו לעבר הכנסת ותקפו את מכוניותיהם של רבין והשר בנימין בן אליעזר (שלא היו בתוכן). תגובתו של רבין על המחאות הסוערות נגדו היו בהתבטאויות (שדלפו) כמו "הם לא מזיזים לי" ו"פחדני השלום". באותה תקופה התקרב רבין ליריבו הוותיק, שר החוץ שמעון פרס, קרבה שהגיעה לשיא בחיבוק ביניהם ב"עצרת השלום" ב-4 בנובמבר.
מדיניות פנים.
רבין הנהיג בממשלתו מדיניות של טיפוח החינוך, הבריאות והרווחה. תקציב החינוך גדל בארבע שנים משמונה מיליארד שקלים ל-14 מיליארד ובין היתר הועלה שכר המורים. הממשלה בראשותו השקיעה בפיתוח התחבורה בישראל. הוחלט לסלול את כביש 6 ולהקים את נתב"ג 2000. רבין הביא להגדלה של התקציבים והמאמצים שהופנו לפיתוח המגזר הערבי והדרוזי. הושוו קצבאות ילדים ותקציבי פיתוח במגזר הערבי ונחקק חוק חיילים משוחררים לקליטתם בשוק העבודה. הצמיחה הכלכלית המהירה אפשרה את קליטת תוספת כוח האדם הגדולה שהגיעה במסגרת העלייה מברית המועצות לשעבר בשנות ה-90. שיעור האבטלה ירדה מ-11.5% ל-6.5% בשנת 1995. צמיחת התוצר העסקי עלתה מ-3.6% בשנת 1993 ל-8.6% ב-1996.