Yhdistyneessä Italiassa Lanza toimi 1864–1865 Alfonso La Marmoran hallituksen sisäministerinä, missä ominaisuudessa hän muun muassa hoiti pääkaupungin siirtämisen Torinosta Firenzeen. Sen jälkeen hän toimi uudelleen edustajainkamarin puhemiehenä. Pääministeriksi hän kohosi 14. joulukuuta 1869, ja otti samalla itselleen myös sisäministerin salkun. Lanzan pääministerikauden merkittävin tapahtuma oli Rooman valtaaminen 20. syyskuuta 1870 ja pääkaupungin siirtäminen sinne seuraavana vuonna, minkä katsottiin saattaneen Italian yhdistymisen päätökseen. Lanza auttoi myös kokoamaan Italian keskusta-vasemmistoa ja oli laajalti kunnioitettu. Hänen hallituksensa kuitenkin kaatui heinäkuussa 1873 oikeiston ja radikaalin vasemmiston yhteiseen epäluottamuslauseeseen.