Durante un plenario del Comité Central del 19 de diciembre de 1930, Mólotov relevó a Alekséi Rýkov como presidente del Consejo de Comisarios del Pueblo (equivalente de un jefe de Gobierno occidental). En este puesto, Mólotov supervisó la colectivización de la agricultura del gobierno de Stalin. Siguió la línea de Stalin mediante una combinación de fuerza y propaganda para aplastar la resistencia de los campesinos a la colectivización, incluyendo la deportación de millones de kuláks (campesinos con propiedades) a campos de trabajo. Un número enorme de los deportados murieron por exposición y exceso de trabajo. Firmó la "Ley de las tres espiguillas" (Закон о трёх колосках) y condujo personalmente la Comisión Extraordinaria para la Entrega de Granos en Ucrania, que confiscó unas 4.2 millones de toneladas de granos de los campesinos desaparecidas durante una extensa hambruna artificial (conocida en Ucrania como Holodomor). Los historiadores contemporáneos estiman que entre siete y once millones de personas murieron, de hambre o en campos de trabajo, en la transición para colectivizar las granjas. Mólotov también supervisó la aplicación del Primer Plan Quinquenal para la rápida industrialización.