หลังการลาออกจากตำแหน่งของคังในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2554 โนดะเป็นผู้สมัครในการเลือกตั้งหัวหน้าพรรคที่จะมาเป็นนายกรัฐมนตรีคนถัดไป เขาได้เสียงสนับสนุนเหนือกว่าบันริ ไคเอดะ และรับช่วงการแก้ปัญหาความท้าทายการฟื้นฟูบูรณะประเทศหลังแผ่นดินไหวและคลื่นสึนามิในโทโฮกุ พ.ศ. 2554 ในการกล่าวสุนทรพจน์แรกหลังดำรงตำแหน่งนายกรัฐมนตรีเมื่อวันที่ 2 กันยายน โนดะยืนยันว่ารัฐบาลของเขาจะยกเลิกพลังงานนิวเคลียร์ต่อไป โดยไม่สร้างโรงไฟฟ้าพลังนิวเคลียร์เพิ่มหรือขยายการใช้งานโรงไฟฟ้าที่ล้าสมัยไปแล้ว อย่างไรก็ตาม โรงไฟฟ้าซึ่งปัจจุบันยังไม่ดำเนินการหลังเกิดภัยพิบัตินิวเคลียร์ฟูกูชิมะแห่งที่หนึ่งจะเปิดอีกครั้งเพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานเร่งด่วนของญี่ปุ่น