W okresie od 12 września 1989Uchwała Sejmu Polskiej Rzeczypospolitej Ludowej z dnia 12 września 1989 r. w sprawie powołania Rady Ministrów (). do 12 stycznia 1991 zajmował stanowiska wicepremiera i ministra finansów w rządzie Tadeusza Mazowieckiego. Te same funkcje pełnił także w gabinecie Jana Krzysztofa Bieleckiego (w okresie od 12 styczniaUchwała Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 12 stycznia 1991 r. w sprawie powołania Rady Ministrów (). do 23 grudnia 1991).
Jako minister finansów był odpowiedzialny za przeprowadzenie transformacji Polski z gospodarki planowo-socjalistycznej do społecznej gospodarki rynkowej. Plan zmian, określany następnie jako plan Balcerowicza, przygotowany pod wpływem doktryny Jeffreya Sachsa, umożliwił rozpoczęcie szybkiego programu reform. W ciągu półtora roku doprowadzono do zdławienia hiperinflacji z poziomu 685,8% (1990) do 60% rocznie, urealniono kurs walutowy złotego, wprowadzono jego wewnętrzną wymienialność, przeprowadzono reformę systemu bankowego, zrównoważono detaliczny rynek wewnętrzny, rozpoczęto reformy podatkowe i ubezpieczeniowe, które były później kontynuowane przez kolejnych ministrów. Taki sposób przeprowadzenia transformacji był później naśladowany z różnym skutkiem w innych państwach byłego bloku wschodniego.