Am 14. Mai 2009 gab Haley bekannt, dass sie 2010 für die republikanische Nominierung zum Gouverneur von South Carolina kandidieren wird.
Die republikanische Gouverneurswahl fand am 8. Juni 2010 statt, und Haley erhielt 49% der Stimmen. Eine Stichwahl fand am 22. Juni statt, da niemand 50% der Stimmen erhielt. Haley gewann in der Stichwahl mühelos. Haley wurde am 2. November 2010 zum Gouverneur gewählt, und zwar vor dem Kandidaten der Demokraten, Vincent Sheheen (51% zu 47%). Am 12. August 2013 kündigte Haley während einer Kundgebung am 26. August 2013 im BI-LO-Zentrum in der Innenstadt von Greenville an, dass sie eine zweite Amtszeit anstrebt. Haley wurde am 4. November 2014 mit einem Sieg von 55,9 Prozent auf 41,3 Prozent wiedergewählt und verdreifachte damit fast ihren bisherigen Vorsprung auf Sheheen bei den Gouverneurswahlen 2010.
Haley befürwortet niedrigere Steuern, lehnt eine Regulierung ab und ist extrem gewerkschaftsfeindlich. Im Juni 2015, nach der Schießerei in der Kirche von Charleston, forderte Haley unter Führung von zwei Parteien die Entfernung der Konföderierten-Flagge vom Staatskapitol und dessen Gelände. Im Juli 2015 unterzeichnete Haley einen Gesetzentwurf, der die Entfernung der Konföderierten-Flagge vom Fahnenmast auf dem Gelände des Kapitols von South Carolina genehmigen sollte.
Im April 2016 gab Haley zu verstehen, dass sie die vom Senat des Bundesstaates South Carolina eingebrachte Gesetzgebung nicht unterstützen würde, die Transgender-Personen zur Benutzung von Toiletten auf der Grundlage des biologischen Geschlechts anstelle der Geschlechtsidentität verpflichten würde.
