ב-24 בינואר 2005, טימושנקו מונה לתפקיד ראש ממשלת אוקראינה תחת נשיאותו של יושצ'נקו. ב-4 בפברואר 2006, מינוי ראש הממשלה של טימושנקו אושר על ידי הפרלמנט ברוב מכריע של 373 קולות (226 נדרשו לאישור). היא האישה הראשונה שנבחרה לתפקיד ראש ממשלת אוקראינה. בקבינט של טימושנקו לא היו חברים אחרים מפלגת טימושנקו מלבד טימושנקו עצמה ואלכסנדר טורצ'ינוב, שנבחר לראש שירות הביטחון של אוקראינה. השרים שעבדו איתה לקחו את הצד שלה בעימות מאוחר יותר עם ויקטור יושצ'נקו. ב-28 ביולי, פורבס כינה את טימושנקו לראש ממשלה השלישי החזק ביותר בעולם, רק מאחורי צ'נז'ה וריס. עם זאת, ברשימת ראש הממשלה של טימושנקו שפורסמה ב-1 בספטמבר 2006, טימושנקו קיבלה אישור על ידי הפרלמנט של ראש ממשלת אוקראינה
יושצ'נקו