Năm 1939, khi trở lại Ulaanbaatar, Tsedenbal bắt đầu làm việc với tư cách Thứ trưởng và sau đó là Bộ trưởng Bộ Tài chính. Năm 1940, tại đại hội lần thứ X của Đảng Nhân dân Cách mạng Mông Cổ, ông trở thành Tổng thư ký của Đảng ở tuổi 23.

Sau khi đạt được quyền lực vào năm 1952 với cái chết của Thống chế Khorloogiin Choibalsan, Tsedenbal bắt đầu tiến hành thanh trừng các đối thủ chính trị của mình: Dashiin Damba năm 1958–59, Daramyn Tömör-Ochir năm 1962, Luvsantserengiin Tsend năm 1963, gọi Tsogt-Ochiryn Loohuuz, Baldandorjiin Nyambuu và Bandiin Surmaajav là "các thành phần phản đảng" năm 1964. Ông tiếp tục tại vị đến tháng 11 năm 1964, khi ông trở thành người đứng đầu nhà nước Mông Cổ.

Chủ trương đối ngoại của ông là cố gắng đưa Mông Cổ tiến gần hơn với Liên Xô. Dù vậy, Tsedenbal và các lãnh tụ khác của Đảng Nhân dân Cách mạng Mông Cổ (như Tsagaan-Lamyn Dugersuren và Damdinjavyn Maidar) lại tỏ ý không hài lòng với chính sách kinh tế mà Liên Xô dành cho Mông Cổ. Trong khi Liên Xô muốn Mông Cổ tập trung vào ngành nông nghiệp và khai thác khoáng sản, Tsedenbal và những người ủng hộ lại muốn đưa Mông Cổ trở thành một nước công nghiệp, bất chấp sự phản đối của Liên Xô.[1] Đồng thời, Tsedenbal thường xuyên bày tỏ sự trung thành của mình với Kremlin và miêu tả những người có đường lối khác biệt trong đảng của mình là "thân Trung Hoa" và "dân tộc chủ nghĩa."[2]

Với sự ủng hộ tuyệt đối của Liên Xô, Tsedenbal đã hoàn thành công cuộc thanh trừng các đối thủ chính trị của mình. Trong suốt thời kỳ lãnh đạo đất nước, Tsedenbal đã nhiều lần đề nghị để Mông Cổ gia nhập Liên Xô, nhưng các đề nghị này luôn bị các lãnh đạo Liên Xô bác bỏ. Trong thời kỳ Chia rẽ Trung-Xô, Tsedenbal luôn đứng về phía Liên Xô và điều đó đã khiến Trung Quốc tức giận.[cần dẫn nguồn]

Tsedenbal bị ép phải từ chức vào tháng 8 năm 1984 trong một động thái được Liên Xô ủng hộ, được lý giải là do sự suy sụp cả về thể chất lẫn tinh thần của ông, nhưng chủ yếu là do việc ông phản đối việc làm ấm quan hệ giữa Liên Xô và Trung Quốc. Jambyn Batmönkh trở thành Tổng thư ký mới của Đảng Nhân dân Cách Mạng Mông Cổ. Tsedenbal sống tại Moskva cho đến khi qua đời; thi hài của ông được đưa về chôn cất tại Mông Cổ

Người vợ mang quốc tịch Nga của ông, Anastasia Ivanovna Filatova (Анастасия Ивановна Филатова), thường được xem là một trong những biểu tượng quyền lực của Mông Cổ[cần dẫn nguồn] vì có quan hệ mật thiết với lãnh đạo Liên Xô Leonid Brezhnev.