После отставки премьер-министра Юкио Хатоямы с постов главы правительства и лидера Демократической партии был избран его преемником. 4 июня 2010 года официально был утверждён на должности главы правительства. Кабинет Наото Кана и лично премьер-министр неоднократно обвинялись в малоэффективной деятельности по преодолению последствий разрушительного землетрясения и цунами 11 марта 2011 года. Принимая во внимание общественное мнение о событиях на японской АЭС Фукусима-1, Наото Кан занял жёсткую позицию против дальнейшего использования атомной энергии в Японии и во всём мире. Однако, это не смогло остановить падение популярности политика. 2 июня 2011 года в парламенте Японии состоялось голосование о вынесении вотума недоверия кабинету Кана. Хотя это предложение не нашло поддержки необходимого числа депутатов, это лишь временно укрепило позиции премьер-министра. Наото Кан, готовясь уйти с поста лидера правящей партии и главы кабинета, использовал свой тактический выигрыш для того, чтобы провести через парламент пакет жёстких мер, направленных на стимуляцию экономики страны. 22 августа 2011 года он заявил о намерении уйти в отставку. 26 августа Наото Кан покинул пост главы правящей Демократической партии. 30 августа 2011 года правительство Наото Кана в полном составе ушло в отставку.