14 мая 2009 года Хейли объявила, что будет баллотироваться от республиканцев на пост губернатора Южной Каролины в 2010 году.
Республиканские губернаторские праймериз состоялись 8 июня 2010 года, и Хейли набрала 49% голосов. Второй тур выборов состоялся 22 июня, поскольку никто не набрал 50% голосов. Во втором туре Хейли одержала уверенную победу. Хейли был избран губернатором 2 ноября 2010 года, победив кандидата от демократов Винсента Шехина со счетом 51% к 47%. 12 августа 2013 года Хейли объявила, что будет баллотироваться на второй срок во время митинга 26 августа 2013 года в BI-LO Center в центре Гринвилла. Хейли была переизбрана 4 ноября 2014 года с результатом 55,9% против 41,3%, что почти в три раза превысило ее предыдущий перевес над Шехином на губернаторских выборах 2010 года.
Хейли выступает за снижение налогов, против регулирования и крайне против профсоюзов. В июне 2015 года, после стрельбы в церкви Чарльстона, Хейли возглавила двухпартийные призывы к снятию флага Конфедерации с Капитолия штата и его территории. В июле 2015 года Хейли подписала законопроект, разрешающий снять флаг Конфедерации с флагштока на территории Капитолия Южной Каролины.
В апреле 2016 года Хейли заявила, что не поддержит закон, представленный Сенатом штата Южная Каролина, который обяжет трансгендеров пользоваться туалетами на основании биологического пола, а не гендерной идентичности.
