W 2014 bezskutecznie kandydował na burmistrza Izmiru. Został też włączony do kręgu najbliższych doradców prezydenta Recepa Tayyipa Erdoğana (nieformalnie, aby nie musieć rezygnować z mandatu poselskiego). W listopadzie 2015 powrócił na stanowisko ministra transportu, spraw morskich i komunikacji, dołączając do rządu Ahmeta Davutoğlu. Ten ostatni w maju 2016 nie ubiegał się o ponowny wybór na przewodniczącego AKP i zapowiedział rezygnację z funkcji premiera. 22 maja 2016 Binali Yıldırım został jednogłośnie wybrany na nowego przewodniczącego Partii Sprawiedliwości i Rozwoju. W tym samym dniu prezydent powierzył mu misję stworzenia 65. rządu Turcji. Jego gabinet został zaprzysiężony dwa dni później. W maju 2017 Recep Tayyip Erdoğan powrócił na funkcję przewodniczącego AKP, Binali Yıldırım został wówczas wiceprzewodniczącym centralnego zarządu wykonawczego partii. Wcześniej w kwietniu 2017 w Turcji przeprowadzono referendum konstytucyjne, w wyniku którego wprowadzono zmiany ustrojowe obejmujące m.in. połączenie funkcji głowy państwa i szefa rządu. Stanowisko premiera zostało w związku z tym zlikwidowane, a Binali Yıldırım zakończył urzędowanie 9 lipca 2018. W tym samym miesiącu został przewodniczącym Wielkiego Zgromadzenia Narodowego Turcji, którym kierował do lutego 2019.