Im Jahr 1976 wurde Dixy Ray zur Gouverneurin von Washington gewählt. Am 12. Januar 1977 wurde sie als erste Frau in dieses Amt eingeführt. Sie setzte sich für eine völlig kostenlose Grundschule in Washington ein und förderte den Handel sowie die Wirtschaft. In ihrer Amtszeit musste sie mit einer großen Trockenheit kämpfen. Zeitweise mussten Wasser und Energie rationiert werden. Entsprechend ihrer Einstellung zur Atomenergie förderte sie den Bau von Atomkraftwerken. In ihre Amtszeit fällt auch die Explosion des Mount St. Helens im Jahr 1980. Durch ihre umsichtige Vorsichtsmaßnahmen vor dem Ausbruch des Vulkans konnten zahlreiche Menschenleben gerettet werden. Ray war zu ihrer Zeit international gut angesehen. Im Jahr 1978 erhielt sie den Friedenspreis der Vereinten Nationen.