फेब्रुवारी १९९० च्या विधानसभेच्या निवडणुकीत ते पुसद मतदारसंघातून विधिमंडळात निवडून आले. त्यावेळी शरद पवार मुख्यमंत्री होते. सुधाकररावांकडे महसूल, सांस्कृतिक व शिक्षण खात्यांची जबाबदारी होती. शिक्षणमंत्री असताना त्यांच्या कारकिर्दीत अमरावती विद्यापीठाची स्थापना झाली. त्यांनी अभियांत्रिकी महाविद्यालये व तंत्रनिकेतने स्थापण्यास उत्तेजन दिले. त्याच काळात त्यांनी सावित्रीबाई पालक योजना, प्रियदर्शिनी वसतिगृह आणि मुलींना बारावीपर्यंत शिक्षण मोफत ह्या योजना कार्यान्वित केल्या. सुधाकररावांना विधिमंडळ कामाचा जवळजवळ चौदा वर्षांचा अनुभव होता. त्यांनी ह्या काळात अनेक महत्वाची खाती हाताळली. त्यांचा अभ्यासू स्वभाव, सहका-यांशी स्नेहपूर्ण संबंध ह्यांमुळे मुख्यमंत्रिपदाकरता त्यांचे नाव पुढे येऊ लागले व ती संधी २५-६-१९९१ रोजी आली.

मुख्यमंत्री

१९९१ साली लोकसभा निवडणुका झाल्या. श्री. नरसिंहराव पंतप्रधान झाले. त्यांनी शरद पवार ह्यांना आपल्या मंत्रिमंडळात संरक्षणमंत्री म्हणून सामावून घेतले. त्याचवेळी सुधाकरराव महाराष्ट्राच्या विधिमंडळाचे नेते म्हणून निवडले गेले व २५-६-१९९१ रोजी ते महाराष्ट्राचे मुख्यमंत्री झाले. ते एकाच कुटुंबातील दुसरे व विदर्भातील तिसरे मुख्यमंत्री. त्यावेळी महाराष्ट्राचे राज्यपाल श्री. सी. सुब्रमण्यम होते. नरसिंहरावांच्या विरुध्द काही उद्गार काढल्यामुळे त्यांना राज्यपालपदाचा राजीनामा द्यावा लागला.

सुधाकररावांना मुख्यमंत्रिपद फार काळ लाभले नाही. अंतर्गत शत्रू व बाहुले बनावे अशी हितशत्रूंची अपेक्षा ह्यामुळे बाबरी मशिदीप्रकरणामुळे मुंबईत झालेल्या दंग्याच्या वेळी त्यांना राजीनामा द्यावा लागला. त्यावेळी मुंबईत दंगे झाले. श्रेष्ठींच्या मते सुधाकरराव ती परिस्थिती हाताळण्यात कमी पडले आणि २२-२-१९९३ रोजी त्यांना राजीनामा द्यावा लागला आणि शरद पवार मुख्यमंत्री झाले. सुधाकरराव फक्त एक वर्ष आठ महिने मुख्यमंत्री होते (२५-६-९१ ते २२-२-१९९३)

हिमाचल प्रदेशचे राज्यपाल

 त्यानंतर त्यांची हिमाचल प्रदेशचे राज्यपाल म्हणून नेमणूक झाली. परंतु राजकारणातील क्रियाशील आयुष्यात रमलेल्या सुधाकररावांना राज्यपालपदात फारसे स्वारस्य नव्हते व त्यांनी १०-९-९५ रोजी त्या पदाचा राजीनामा दिला. दुर्दैवाने मुख्यमंत्रिपदाच्या अल्पकाळात त्यांना काहीच भरीव कार्य करता आले नाही. उलट ते अकार्यक्षम मुख्यमंत्री ठरले!