Działalność polityczna do 1992 Po utworzeniu Związku Sił Demokratycznych został członkiem krajowej rady koordynacyjnej, organu kierowniczego SDS. W grudniu 1990 wyszło na jaw, że przewodniczący tego gremium, Petyr Beron, przez ponad dwadzieścia lat był współpracownikiem tajnych służb bezpieczeństwa. Pod naciskiem prezydenta Żelu Żelewa złożył dymisję, a na jego następcę wybrano Filipa Dimitrowa, który poprowadził partię do zwycięstwa w pierwszych wolnych wyborach parlamentarnych w październiku 1991. Następnie Filip Dimitrow stanął na czele nowego rządu. Był pierwszym w historii kraju premierem z opozycyjną przeszłością, w którego gabinecie nie było ani jednego dawnego działacza partii komunistycznej.
Powołany przez niego rząd kontynuował zainicjowane przez gabinet Dimityra Popowa reformy demokratyzujące Bułgarię, m.in. reformę finansową, zmieniającą gospodarkę centralnie planowaną na wolnorynkową (ministrem finansów ponownie został Iwan Kostow). Ponadto wprowadził ustawę przywracającą dawnym właścicielom ziemie przywłaszczone przez reżim komunistyczny oraz rozpoczął proces prywatyzacji przedsiębiorstw sektora publicznego. Był pierwszym, który złożył projekt ustawy o „dekomunizacji sfery państwowej”. W polityce zagranicznej Filip Dimitrow obrał, w sposób bardziej zdecydowany niż jego poprzednik, kierunek prozachodni.