2011 errang die SNP die absolute Mehrheit und Sturgeon konnte den neuen Wahlkreis Glasgow Southside direkt gewinnen. Sie blieb zunächst Gesundheitsministerin und wechselte nach einem Jahr ins Infrastrukturministerium. Beim Unabhängigkeitsreferendum 2014 nahm sie eine führende Rolle in der Kampagne der SNP für die schottische Unabhängigkeit ("Yes!") ein. Trotz der Niederlage schnitt das "Yes!"-Lager besser als erwartet ab, und Sturgeon wurde für ihre Kampagne gelobt. Nach der Niederlage beim Referendum trat Salmond zurück. Daraufhin übernahm Nicola Sturgeon im November 2014 sowohl den Parteivorsitz als auch das Amt der "First Minister".