Op 14 mei 2009 kondigde Haley aan dat zij zich kandidaat zou stellen voor de Republikeinse nominatie voor gouverneur van South Carolina in 2010.
De Republikeinse gouverneursverkiezing vond plaats op 8 juni 2010 en Haley behaalde 49% van de stemmen. Op 22 juni vonden runoff-verkiezingen plaats, omdat niemand 50% van de stemmen haalde. Haley won met overmacht in de tweede ronde. Haley werd op 2 november 2010 verkozen tot gouverneur boven de Democratische kandidaat, Vincent Sheheen, met 51% tegen 47%. Op 12 augustus 2013 kondigde Haley aan dat ze zou streven naar een tweede termijn tijdens een bijeenkomst op 26 augustus 2013 in het BI-LO Center in het centrum van Greenville. Haley werd op 4 november 2014 herkozen met een winst van 55,9 procent tegen 41,3 procent, bijna een verdrievoudiging van haar vorige winstmarge op Sheheen in de gouverneursverkiezingen van 2010.
Haley steunt lagere belastingen, is tegen regulering en is extreem anti-vakbond. In juni 2015, na de schietpartij in de kerk van Charleston, leidde Haley bi-partijdige oproepen voor de verwijdering van de Confederatievlag van het State Capitol en het terrein ervan. In juli 2015 ondertekende Haley een wetsvoorstel om toestemming te geven de confederale vlag te verwijderen van de vlaggenmast op het terrein van het South Carolina Capitol.
In april 2016 gaf Haley aan dat ze de door de Senaat van de staat South Carolina ingediende wetgeving die transgenders zou verplichten om toiletten te gebruiken op basis van het biologische geslacht in plaats van genderidentiteit, niet zou steunen.
