Azarov var har vært første visestatsminister og finansminister og var konstituert statsminister i to omganger, 7.–28. desember 2004 og 5.–24. januar 2005. Azarov ble 11. mars 2010 valgt til statsminister av nasjonalforsamlingen, Verkhovna Rada. Han fratrådte 3. desember 2012, for på ny å tiltre 13. desember samme år. Azarov søkte 28. januar 2014 på ny avskjed som statsminister. Bakgrunnen for hans fratreden i januar 2014 var opptøyene i Kyiv som følge av regjeringens beslutning om ikke å inngå assosieringsavtale med EU. Protestene ble kalt Euromajdan, en sammenstilling av begrepene Europa og Majdan Nezalezjnosti (selvstendighetsplassen), det siste er stedet hvor demonstrasjonene begynte.