1990年李光耀卸任總理後，全體內閣成員投票決定由吳作棟接任總理，但李光耀依然擔任內閣資政。1992年12月接任人民行動黨秘書長，帶領該黨贏得1997年、2001年兩次大選勝利。2003年末，吳作棟宣布最快將在2004年中辭去總理一職。2004年8月12日，吳作棟正式請辭，由副總理李顯龍接任總理職位，而吳作棟本人則轉聘為國務資政，並與內閣資政李光耀共同履行輔助政府決策的義務。2011年新加坡大選結束後一星期，他與李光耀同時宣布辭去資政職務。

2011年6月24日，吳作棟獲頒日本旭日大綬章。