Влияние Булганина в партийном руководстве возросло после его утверждения кандидатом в члены Политбюро (18 марта 1946 - 18 февраля 1948) и членом Оргбюро (18 марта 1946 - 5 октября 1952). Наконец, Булганин был назначен членом Политбюро ЦК (18 февраля 1948 - 5 октября 1952) и Первым заместителем председателя Совета Министров СССР (7 апреля 1950 - 8 февраля 1955). Одобренный Сталиным в качестве члена Президиума ЦК (16 октября 1952 - 5 сентября 1958) и члена бюро Президиума после XIX съезда КПСС, Булганин оказался одним из тех, кто выиграл в результате раздела власти после смерти Сталина. Сохранив пост Первого заместителя главы Советского правительства, Булганин был назначен военным министром СССР (5-15 марта 1953), а затем министром обороны СССР (15 марта 1953 - 9 февраля 1955). В период борьбы за власть группировки Г.М.Маленкова и Н.С.Хрущева, Булганин принял сторону последнего и сменил Маленкова на посту Председателя Совета Министров СССР 8 февраля 1955 г. Булганин часто сопровождал Хрущева в многочисленных поездках и оказался близок к нему, но в июне 1957 г. поддержал попытку "антипартийной группы" отстранить Хрущева от власти. Нелояльность Булганина стоила ему поста главы правительства, на который 27 марта 1958 г. на сессии Верховного Совета был назначен, по предложению Ворошилова, Хрущев. Булганин вернулся к работе в Государственном банке СССР в должности председателя правления (31 марта - 15 августа 1958), но его политическая судьба была предрешена. Пленум ЦК освободил его от обязанностей члена Президиума ЦК (5 сентября 1958). Булганин был лишен звания маршала (1958) и получил назначение для работы в провинции председателем Ставропольского совнархоза (август 1958 - февраль 1960) до своего выхода на пенсию в начале 1960 г.