Ngày 31 tháng 3 năm 2013 ông được bầu vào Thường vụ Bộ Chính trị. Ngày 1 tháng 4, ông thay thế Choe Yong-rim trong nhiệm kỳ Thủ tướng thứ hai. Ngày 22 tháng 4, ông chủ trì phiên họp đầy đủ đầu tiên của nội các bao gồm thảo luận về "đường lối byungjin" về hợp tác phát triển kinh tế và vũ khí hạt nhân, cũng như các vấn đề ngân sách cho nền kinh tế nhân dân trong quý đầu tiên và thứ hai của năm 2013.[12] Tháng 7, có thông báo rằng nội các của ông Pak đã nắm toàn quyền đối với các biện pháp kinh tế bằng cách kêu gọi "thực hiện vô điều kiện các quyết định và chỉ thị của nội các".[13] Vào ngày 11 tháng 4 năm 2019, Pak đã được thay thế bởi Kim Jae-ryong trong kỳ họp đầu tiên của Hội đồng Nhân dân Tối cao khóa 14 và được trao quyền Phó Chủ tịch Đảng Lao động Triều Tiên.[14]