2005年2月4日，季莫申科以压倒性优势，正式登上乌克兰总理宝座。
可是，这次尤先科与季莫申科的联手却只维持了8个月就结束了。在乌克兰动荡的局势下，季莫申科被一些民众认为是"投机者"。
2005年9月8日，尤先科以政府工作不力和缺乏团队精神为由，解散了季莫申科政府。他批评季莫申科的作为造成了乌克兰经济增长减缓和执政联盟内部的政治冲突。
但季莫申科这次也没有彻底倒下。她如此描述自己被罢免总理职位后的情形："所有人都知道我当总理时在办公室旁的房间放了一张小床，在那里度过了不少夜晚。离开时我对尤先科开玩笑说，'别动那张床，几个月之内我就回来了'。"
果不其然，季莫申科再次出任了乌克兰总理。不过，并非她玩笑中说的那样快，而是在2007年9月，乌克兰议会选举之后。
直到2010年，在乌克兰总统选举中败给竞争对手亚努科维奇之前，季莫申科遭受的坎坷，还远不止围绕着总理、副总理职位的起起落落。
2002年1月，季莫申科曾被卷入一场车祸中。尽管只受了轻伤，但仍有人认为这是一次针对她的暗杀行动。
