I 2017 ble han valgt til sjef for Hamas på Gazastripen, og etterfulgte til slutt Ismail Haniyya (men under Haniyyas ledelse) i den stillingen og ble medlem av Politbyrået, Hamas' viktigste politiske organ. Khalil al-Hayya ble valgt som hans stedfortreder. Han fikk i oppgave å koordinere mellom ledelsen av Qassam-brigadene (IQB) og Hamas' politbyrå. Selv om Haniyya offisielt var sjef for politbyrået, hadde Sinwar i praksis tatt kontrollen over dette styringsorganet. Han ble gjenvalgt til sin andre fireårsperiode i mars 2021.