У 1522сойм ВКЛ даў гарантыю Жыгімонту Старому, што пасля яго смерці Жыгімонт Аўгуст будзе абраны вялікім князем. У 1526 пасля смерці апошніх мазавецкіх князёў Бона Сфорца намагалася перадаць Мазавецкае княства Жыгімонту Аўгусту, але яно было далучана проста да Польшчы. На сойме ВКЛ у кастрычніку 1529 года Жыгімонт Аўгуст абраны вялікім князем пры жыцці бацькі, а 18 снежня на польскім сойме Жыгімонт Стары дамогся абрання сына польскім каралём. Каранаваны ў Кракаве 20 лютага1530, але рэальная ўлада ў Польшчы і ВКЛ засталася ў Жыгімонта Старога.
У 1544 Жыгімонт Аўгуст атрымаў рэальную ўладу ў ВКЛ, але Жыгімонт Стары захоўваў правы кантролю над выдаткамі велікакняжацкага скарбу.
У 1547 Жыгімонт Аўгуст пабраўся шлюбам з Барбарай Радзівіл. У выніку гэтага шлюбу браты Барбары Мікалай Радзівіл Руды і Мікалай Радзівіл Чорны занялі пануючае становішча ў ВКЛ, і пэўны час Жыгімонт Аўгуст быў пад іх уплывам. Жыгімонт Стары і Бона Сфорца былі супраць гэтага шлюбу, як і значная частка польскіх магнатаў.
Пасля смерці бацькі (1548) Жыгімонт Аўгуст стаў поўнаўладным каралём і вялікім князем. Заключыў тайны дагавор аб узаемнай дапамозе з каралём Чэхіі і Венгрыі Фердынандам I Габсбургам. Гэты саюз быў замацаваны, калі пасля смерці Барбары Радзівіл (1551) Жыгімонт Аўгуст пабраўся шлюбам з эрцгерцагіняй Екацярынай, сястрой сваёй першай жонкі. Пазней адмовіўся ад саюзу з Габсбургамі.
Унутраная палітыка Жыгімонта Аўгуста была накіравана на паляпшэнне становішча і павелічэнне ўплыву сярэдняй шляхты. На сойме 1562—1563 гг. падтрымаў рэформу скарбу, судоў і войска. Вяртаў сабе землі, раздадзеныя магнатам з 1504. У выніку рэформ былі павялічаны прыбыткі дзяржаўнага скарбу. Садзейнічаў правядзенню Валочнай памеры ў ВКЛ. Пачаў стварэнне ваенна-марскога флоту Польшчы, стварыў Марскую камісію. Падчас яго праўлення пашырылася рэфармацыя розных плыняў. Праводзіў палітыку талерантнасці ў адносінах да ўсіх канфесій. Віленскім прывілеем (1563) пацвердзіў роўнасць правоў праваслаўнага і каталіцкага баярства ВКЛ. Зацвердзіў Статут Вялікага Княства Літоўскага (1566). У апошнія гады свайго ўладарання пад ціскам каталіцкай царквы дазволіў дзейнасць езуітаў у Польшчы (з 1564) і ў ВКЛ (з 1569), што стала пачаткам контррэфармацыі. Быў мецэнатам, падтрымліваў мастакоў, архітэктараў, музыкантаў, акцёраў. Яго ўладарства было перыядам росквіту Адраджэння ў ВКЛ.
Смерць
Памёр, не пакінуўшы нашчадкаў, на ім скончылася мужчынская галіна дынастыі Ягелонаў. У сваім палітычным тастаменце раіў шляхце прытрымлівацца саюзу з Францыяй і абраць на прастол караля і вялікага князя французскага прынца. Гэта была ажыццёўлена на элекцыйным сойме (1573) — быў абраны Генрык Валезы.