Volby vedení Konzervativní strany 2016
Mayová byla kandidátkou v nadcházejících volbách do vedení Konzervativní strany. Mayová se označila za kandidátku, která sjednotí stranu po "rozdělujícím" referendu (brexit). V prvním kole hlasování 5. července 2016 zvítězila s velkým náskokem, když získala 50 % hlasů. Dne 7. července Mayová získala hlasy 199 poslanců a čelila hlasování členů Konzervativní strany v souboji s Andreou Leadsomovou.
Po odstoupení Leadsomové ze soutěže 11. července byla Mayová jmenována předsedkyní strany, a tedy i premiérkou, které se ujala 13. července 2016.
Rané dny
Po jmenování královnou 13. července 2016 se Mayová stala po Margaret Thatcherové druhou ženou v čele vlády Spojeného království. Je první ženou ve funkci předsedy vlády 21. století.
Mayová 12. července 2016 médiím řekla, že je pro ni "ctí a pokorou" stát se předsedkyní strany a premiérkou. V reakci na některé výzvy k uspořádání všeobecných voleb (o nichž informovala zpravodajská média), které by potvrdily její mandát, "zdroje blízké paní Mayové" podle BBC uvedly, že žádné takové volby nebudou.
Velkým tématem, které musela Mayová během svého premiérství řešit, je brexit poté, co si Británie odhlasovala odchod z Evropské unie. Mayová vedla rozhovory s Evropskou unií, aby naplánovala, jak rozchod proběhne.
Mayová se zabývala také válkou v Iráku a Sýrii. V obou zemích využila britskou armádu v boji proti ISIS. Britští vojáci se účastnili bitvy o Mosul a pomáhali irácké armádě a kurdským silám.
Všeobecné volby, 2017
Dne 18. dubna 2017 Theresa Mayová překvapila prohlášením, že chce uspořádat předčasné parlamentní volby 8. června. Následující den Dolní sněmovna odhlasovala konání červnových parlamentních voleb.
Na začátku kampaně měli konzervativci v průzkumech velký náskok. V průběhu kampaně získávali labouristé stále větší podporu a začali v průzkumech stoupat. V den voleb si konzervativci vedli hůře, než se očekávalo, a Mayová ztratila většinu v Dolní sněmovně.
Hlasování o nedůvěře
Dne 12. prosince 2018 obdržel předseda výboru 1922 dostatečný počet formálních dopisů se žádostmi, aby bylo možné uspořádat jednání, které některé země westminsterského systému nazývají Leadership spill, a které bylo neprodleně naplánováno na následující večer. Podle mnohých je to kvůli dohodě o brexitu a způsobu, jakým Mayová s dohodou nakládá. Ještě před hlasováním Mayová později téhož dne prohlásila, že svou stranu nepovede do příštích parlamentních voleb. Mayová by pak hlasování o důvěře vyhrála.
Porážka brexitu
15. ledna 2019 byla vláda Theresy Mayové v hlasování o dohodě o vystoupení z Evropské unie poražena ve Sněmovně reprezentantů většinou 203 hlasů. Jedná se o největší většinu proti vládě Spojeného království v historii.
Rezignace
Mayová 24. května 2019 oznámila, že s účinností od 7. června rezignuje na funkci předsedkyně Konzervativní strany a že zůstane premiérkou, dokud nebude vybrán její nástupce.
Ve všeobecných volbách v roce 2019 byla znovu zvolena ve svém volebním obvodu Maidenhead.