Hoewel zijn loopbaan al ten einde leek werd hij op 22 april 1906 benoemd tot voorzitter van de ministerraad. Zijn ministerschap duurde echter niet lang. De Doema werd op 8 juli 1906 ontbonden naar aanleiding van een conflict over de ministeriële verantwoordelijkheid. Goremykin werd vervangen door Stolypin. In 1914-1916 keerde hij terug op zijn post. Na de Februarirevolutie (1917) moest hij zich verantwoorden voor de Bijzondere Commissie van de Voorlopige Regering. In mei stemde Aleksandr Kerenski met zijn vrijlating, op voorwaarde dat hij met pensioen ging in zijn buitenhuis in Sotsji. Op 24 december 1917 werd hij vermoord, samen met zijn vrouw, dochter en schoonvader, bij een aanval op zijn buitenhuis.