In seguito alle dimissioni di Yukio Hatoyama, dovute al calo di popolarità per non aver trasferito una base USA di Okinawa, Kan diventa Primo ministro del Giappone in data 8 giugno 2010 (il sesto in sei anni). Durante il suo mandato deve gestire le terribili conseguenze dei gravi eventi che hanno colpito in primavera l'arcipelago: il terremoto e maremoto di Sendai e il disastro di Fukushima. Travolto da tali eventi, rassegna le dimissioni dalla carica di Primo ministro e, il 30 agosto del 2011, gli succede il compagno di partito Yoshihiko Noda.