El 4 de agosto de 2013, en su primera designación tras ser investido, el recién elegido presidente de Irán, Hasán Rouhaní, nombró a Mohammad Nahavandián como jefe de su gabinete. En calidad de tal, Nahavandián acompañó a Rouhaní en su viaje a Nueva York de septiembre de 2013, en que se produjo la primera conversación directa entre jefes ejecutivos de los gobiernos de Irán y Estados Unidos desde la toma de la embajada estadounidense en Teherán por estudiantes jomeinistas en noviembre de 1979 y tras varios años de creciente crisis internacional entre Washington y Teherán.