Sau kết quả kém trong cuộc bầu cử quốc hội năm 2001, và sự sụp đổ tiếp theo của chính phủ của ông vào ngày 19 tháng 10 cùng năm, Stoltenberg đã thách thức thành công Thorbjørn Jagland cho các lãnh đạo đảng vào năm 2002, và lãnh đạo đảng giành chiến thắng trong cuộc bầu cử năm 2005 bằng cách thành lập một chính phủ liên hiệp với Đảng Trung tâm (Sp) và Đảng Xã hội Left (SV). Ông đã được tái cử trong năm 2009 thêm một nhiệm kỳ thủ tướng Na Uy.