כהונתו של אהוד אולמרט כראש ממשלת ישראל התאפיינה בעיקר בסערות פוליטיות ובאירועים דרמטיים שכירסמו במעמדו הציבורי והובילו בסופו של דבר להודעתו הערב (שלישי), כי לא יתמודד על ראשות קדימה. כהונתו התחילה בינואר 2006, עם אשפוזו של ראש הממשלה דאז אריאל שרון עקב שבץ מוחי. כאשר התברר סופית ששרון אינו עומד להתאושש במהרה, הפך אולמרט למועמד "קדימה" לראשות הממשלה.
עוד בהיותו ראש ממשלה זמני נכנס אולמרט לעימות קשה עם ציבור המתנחלים כאשר הורה על פינוי המאחז הבלתי חוקי "עמונה". הפינוי, שהפך לאלים ביותר והיה אמור לסמן את אולמרט כיורשו של שרון, התקבל בזעם רב בקרב חוגי הימין. בינואר 2006 נאלץ אולמרט להתמודד עם השתלטות חמאס על רצועת עזה והשלכותיה על יחסי הכוחות באזור.
אולמרט עמד בראש קדימה במערכת הבחירות, ובהיעדר דמותו הכריזמטית של שרון השיגה המפלגה 29 מנדטים בלבד, בניגוד לתחזיות המקדימות שדיברו על 40 מנדטים ומעלה. ב-4 במאי 2006 מונה אולמרט לראש ממשלת ישראל, לאחר שממשלתו, ה-31 במספר, קיבלה את אמון הכנסת. הקואליציה מנתה 67 חברי כנסת מ-4 מפלגות: קדימה, העבודה, ש"ס והגמלאים. ציפי לבני מונתה לשרת החוץ וממלאת מקום ראש הממשלה, עמיר פרץ כשר הביטחון ואברהם הירשזון, חברו הקרוב של אולמרט, כשר האוצר.
כהונתו של אהוד אולמרט כראש הממשלה התחילה בציפייה גדולה לשינוי. לראשונה זה שנים ארוכות דובר על ממשלה שתציג "סדר יום אזרחי". מינויו של עמיר פרץ החברתי לשר ביטחון , ההבטחה לפעול לצמצום הפערים בישראל והכרזתו של אולמרט כי ממשלתו תפעל לעיצוב גבולות הקבע של המדינה הביא לו תומכים רבים ואפשרו לו להקים קואליציה רחבה ואיתנה. למרות הפצעים מפינוי עמונה ותלונותיהם של מפוני גוש קטיף על יחס מזלזל, לא היסס אולמרט להודיע כי הוא מתכוון ליישם את תוכנית ההתכנסות שעליה הכריז ערב הבחירות.
ממלחמת לבנון ועד המשא ומתן עם הסורים
אבל את תוכניותיו של אולמרט טרפו שני אירועים מרכזיים: חטיפתו של החייל גלעד שליט בידי חמאס, חטיפה שבעקבותיה פתח צה"ל במבצע גשמי קיץ ברצועת עזה וחטפתם של חיילי המילואים אהוד גולדווסר ואלדד רגב, בידי חיזבאללה, שגררה את אולמרט לפתוח במלחמה לבנון השנייה. תוצאות המלחמה העגומות עוררו ביקורת ציבורית קשה נגד אולמרט וקריאות להתפטרותו.
ועדת וינוגרד שהוקמה בעקבות תוצאות המלחמה קבעה כי אולמרט כשל בתפקידו, אם כי לא המליצה על התפטרותו. לאחר ששר הביטחון עמיר פרץ והרמטכ"ל דן חלוץ החליטו לעזוב את תפקידיהם, התמקדה הדרישה הציבורית בהתפטרות של אולמרט. ב-3 במאי נערכה עצרת המונית, בכיכר רבין. 150,000 איש קראו לראש הממשלה להתפטר. אלא שאולמרט, שועל פוליטי ותיק, דווקא חיזק את ממשלתו וצירף את אהוד ברק כשר ביטחון, כמחליפו של עמיר פרץ, שהובס בפריימריז בעבודה.
ב-30 בינואר 2008 הגישה ןעדת וינוגרד את הדו"ח הסופי שלה. הוועדה מצאה כשלים וליקויים רבים בהתנהלות הדרג המדיני והדרג הצבאי, אך נמנעה מלהטיל אחריות אישית על אדם מסוים. אולמרט שוב בחר להתעלם מהביקורת במערכת הפוליטית, ניצל את העובדה שהדו"ח הסופי היה פחות חריף מדו"ח הביניים, ונשאר בתפקידו. אהוד ברק, שחזר בו מהבטחתו המפורשת למדי לפרוש מהממשלה לאחר הדו"ח הסופי, סייע לו לשרוד.
במהלך הקדנציה של אולמרט הפשירו היחסים בין ישראל ובין הרשות הפלסטינית ביהודה והשומרון לאחר 7 שנות האינתיפאדה. באוגוסט 2007 נחתם לראשונה הסכם לחידוש התיאום הביטחוני עם הפלסטינים. בנובמבר 2007 נערכה ועידת אנאפוליס, שהציגה חזון להתקדמות בתהליך השלום אך לא הניבה פירות ממשיים. מספר הפיגועים בישראל אמנם ירד משמעותית אך ממשלת אולמרט נאלצה להתמודד עם ירי הקסאמים הבלתי פוסק של החמאס לעבר יישובי הדרום עד להסכם הרגיעה שהושג לפני כחודשיים. אולמרט לא הסתיר את רצונו לחתום על הסכם שלום עם סוריה ופתח במגעים לא ישירים עם נציגיו של בשאר אסד.
החקירות הפליליות
אולמרט ייזכר כראש הממשלה הנחקר ביותר בתולדות המדינה. הוא היה נתון במספר חקירות פליליות במהלך כהונתו והתעמת רבות עם החשב הכללי לשעבר ירון זליכה שהאשים אותו בשחיתות.
הפרשה הראשונה שאיתה נאלץ אולמרט להתמודד בהיותו ראש הממשלה היא פרשת בנק לאומי. משרד המשפטים הודיע על פתיחת חקירה פלילית נגדו בחשד שהיה מעורב בהליכי הפרטת הבנק בעת שכיהן כשר האוצר. בסופו של דבר המליצה המשטרה לא להגיש הגד כתב אישום, והתיק הועבר להכרעת פרקליט המדינה משה לדור. גורמים במשרד מבקר המדינה אמרו אז, כי המלצת המשטרה "אינה סוף פסוק", וכי פרקליט המדינה יצטרך להביא בחשבון היבטים משפטיים שלא נכללו בה.
ב-24 בספטמבר 2007 הודיע היועץ המשפטי לממשלה מני מזוז על פתיחת חקירה פלילית שנייה כנגד אולמרט, הפעם בפרשת הבית ברחוב כרמיה. על פי החשד, קיבל אולמרט הנחה של כ-320 אלף דולר ברכישת דירה בבית במושבה הגרמנית בירושלים, בתמורה לזירוז אישורי בנייה חריגים בעירייה החשדות התייחסו לתקופה בה שימש אולמרט כראש עיריית לאורך שנות ה-90. הוא הכחיש את החשד נגדו מכל וכל.
הפרשה השלישית שבה נחקר אולמרט היא פרשת מרכז ההשקעות. אולמרט חשוד, כי בהיותו שר התעשייה, המסחר והתעסוקה בין השנים 2003-2006, הוא פעל בניגוד עניינים ובדרך פסולה, שעה שהתערב בהליכים ובהחלטות במרכז ההשקעות, שבאחריות המשרד, לטובת חברת "סיליקט דימונה". החברה יוצגה על ידי מקורבו עורך הדין אורי מסר. מלשכת ראש הממשלה נמסר בעבר, כי אולמרט "מילא חובה ציבורית ומנע עוול גדול" כאשר קידם את הפרויקט בדימונה וכי החקירה נגדו מיותרת. פרשה זו עדיין נמצאת בחקירה משטרתית.
הפרשה הנוכחית, שבגינה כנראה הודיע אולמרט כי לא יתמודד על בפריימריז של קדימה היא פרשת טלנסקי. על פי החשד, התקבלו על ידי אולמרט שלא כדין כספים בסכומים משמעותיים מאיש העסקים משה טלנסקי לאורך תקופה ממושכת, חלקם במישרין וחלקם בעקיפין. מדובר במאות אלפי דולרים שהועברו על פי החשד משנת 1993, כאשר אולמרט התמודד על ראשות ירושלים - ועד לתקופה בה כיהן כשר התעשייה, המסחר והתעסוקה. בפרשה זו נחקר אולמרט כבר שלוש פעמיים, והיא נחשבת לחמורה מכולן.
פרשה נוספת שנחשפה לאחרונה היא פרשת "ראשונטורס". המשטרה חושדת, כי בני משפחת אולמרט טסו עשרות פעמים לחו"ל על חשבון קופת הנסיעות שניהל אולמרט, בסוכנות הנסיעות "ראשונטורס". גם בפרשה זו מכחיש אולמרט את החשדות המיוחסים לו.
במהלך כהונתו נאלץ להתמודד אולמרט עם עוד שתי פרשיות שבהן מעורבים מקורביו. נגד שר האוצר וחברו הקרוב אברהם הירשנזון הוגש בבית המשפט המחוזי בתל אביב כתב אישום באשמת הלבנת הון, רישום כוזב במסמכי תאגיד, גניבה, קבלת דבר במרמה והפרת אמונים. בכתב האישום נטען שהירשזון גנב ארבעה מיליון שקלים מכספי הסתדרות העובדים הלאומית, שאת רובם נטל לעצמו. כמו כן המליצה המשטרה להעמיד לדין את מזכירתו ואשת סודו של אולמרט שולה זקן על חלקה בפרשת רשות המסים.