La 14 mai 2009, Haley a anunțat că va candida la nominalizarea republicană pentru funcția de guvernator al Carolinei de Sud în 2010.
Primele alegeri primare republicane pentru postul de guvernator au avut loc la 8 iunie 2010, iar Haley a obținut 49% din voturi. La 22 iunie a avut loc un al doilea tur de scrutin, deoarece nimeni nu a obținut 50% din voturi. Haley a câștigat detașat în turul doi. Haley a fost ales guvernator la 2 noiembrie 2010, în fața candidatului democrat, Vincent Sheheen, cu 51% la 47%. La 12 august 2013, Haley a anunțat că va candida pentru un al doilea mandat în timpul unui miting organizat la 26 august 2013, la BI-LO Center din centrul orașului Greenville. Haley a fost realeasă la 4 noiembrie 2014, cu o victorie de 55,9% la 41,3%, aproape triplându-și marja de victorie anterioară asupra lui Sheheen la alegerile pentru guvernator din 2010.
Haley susține scăderea taxelor, se opune reglementărilor și este extrem de antiunionistă. În iunie 2015, în urma împușcăturilor de la biserica din Charleston, Haley a condus apelurile bipartizane pentru îndepărtarea steagului confederat de pe Capitoliul de stat și de pe terenul acestuia. În iulie 2015, Haley a semnat un proiect de lege care autorizează îndepărtarea steagului confederat de pe catargul de pe terenul Capitoliului Carolinei de Sud.
În aprilie 2016, Haley a indicat că nu va susține legislația introdusă de Senatul statului Carolina de Sud, care ar impune persoanelor transsexuale să folosească toaletele în funcție de sexul biologic și nu de identitatea de gen.
