En avril 2007, il est nommé provisoirement Premier ministre alors que le titulaire du poste, Soe Win, est hospitalisé. Ce dernier meurt le et Thein Sein lui succède officiellement le 24.
En tant que Premier ministre, il a entrepris des visites diplomatiques au Laos, au Vietnam et au Cambodge[3].
Président de la République
Élection
Conformément à « la feuille de route vers une démocratie disciplinée » de la junte militaire au pouvoir et d'une Constitution adoptée en 2008, des élections – les premières en vingt-deux ans – sont organisées le mais dénoncées comme une mascarade[4]. Un Parlement bicaméral et 14 assemblées régionales voient le jour. Puis le , l'assignation à résidence de la figure de proue de l'opposition Aung San Suu Kyi est levée[5].
Le , il est élu président de la République par un comité composé des députés et de militaires désignés par la junte[6], en obtenant 408 voix sur 659[7]. Le suivant, il succède à Than Shwe à la tête de l'État, devenant ainsi le 8eprésident de la République[8],[9]. Le même jour, la junte militaire est dissoute et le général Than Shwe quitte officiellement la scène politique.
Signes d'ouverture
La prise de fonction de Thein Sein semble correspondre à une ouverture politique : le , on assiste à la première sortie d'Aung San Suu Kyi hors de (l'ancienne capitale) Rangoun, suivi de son premier déplacement « politique » le .
Le , le président invite les minorités ethniques, dont certaines ont repris les armes, à ouvrir des pourparlers de paix. Le lendemain, Aung San Suu Kyi a rencontré dans la (nouvelle) capitale Naypyidaw le président Thein Sein[10].
Le est annoncé la mise sur pied d'une Commission nationale pour les droits de l'homme. Le , quatre satiristes en exil rentrent au pays[11].
Le , Aung San Suu Kyi assiste à un match de football au côté d'un colonel de l'armée et d'une des plus grandes fortunes du pays et, le lendemain, la Ligue nationale pour la démocratie est autorisée à célébrer la Journée internationale pour la démocratie. Aung San Suu Kyi parle d'une « chance de changement ». Le , l'accès à des sites Internet d'information jusque-là interdits est assoupli, à la suite d'un adoucissement de la censure.
Le , Aung San Suu Kyi rencontre pour la première fois un émissaire du gouvernement, le ministre du Travail. Cédant à la mobilisation de la société civile, le président Thein Sein annonce la suspension de la construction du barrage hydroélectrique de Myitsone, financé en grande partie par l'allié chinois.
La première libération de 6 359 prisonniers dans le cadre d'une vaste amnistie a lieu le . L'opposition déplore que seuls environ 220 des 2 000 prisonniers politiques estimés retrouvent la liberté. Le , annonce de l'adoption d'une loi autorisant les syndicats et le droit de grève.
Le , Thein Sein entérine des modifications de la loi sur l'enregistrement des partis politiques, qui ouvre la voie au réenregistrement de la Ligue nationale pour la démocratie d'Aung San Suu Kyi et à sa participation aux élections partielles du .
Le , 651 prisonniers politiques sont libérés, dont des figures importantes de l'opposition et l'ancien Premier ministre Khin Nyunt.
Le , la loi obligeant la presse à soumettre au pouvoir les brouillons de tout article traitant de politique ou de religion est abolie, dans la suite des efforts faits en matière de libéralisation de la presse et des médias[réf. nécessaire].
Le , il déclare qu'il ne serait pas opposé à ce qu'Aung San Suu Kyi lui succède à la tête de l'État[12] mais souligne qu'il serait nécessaire d'amender la Constitution pour lui permettre de briguer la présidence de la République.
Le , lors d’un vote au Parlement birman, Htin Kyaw, proche d’Aung San Suu Kyi, est désigné pour lui succéder comme président de la République, le premier élu démocratiquement depuis des décennies[13].