I forbindelse med DDRs sammenbrudd ble han den 13. november 1989 utpekt til formann for DDRs Ministerrat og derved sjef for den siste SED-baserte regjering i DDR (regjeringen Modrow). Det bør her nevnes at den formelle regjeringen inntil da bare hadde vært et utførende organ for SEDs vedtak. Hans regjering, som altså var den første regjering med noen grad av egenansvar, gav ordre om å ødelegge inkriminerende akter i Stasi-arkivene, noe som bare til dels skjedde. Den 5. februar 1990 utnevnte han flere representanter for den demokratiske opposisjonen til medlemmer av regjeringen. Men rundt hans regjering kollapset både landets økonomi og dets politiske system. Han fungerte som ministerrådsformann frem til den 12. april 1990, da han ble avløst av Lothar de Maizière, som var representant for det flertallet som vant det første og siste frie valget til parlament i DDR.