1954年10月，李光耀与一些从英国回来的华人、当地受华文教育的左派学生和工会领袖成立人民行动党，参加次年举行的首次选举。这次选举中李光耀本人顺利当选立法议院议员，开始与新加坡的共产党合作争取独立。
1959年新加坡取得自治地位，在自治政府的首次选举中人民行动党成为立法议院第一大党，李光耀出任总理，此后李光耀一直希望能够与马来亚合并成立“大马来西亚”，以取得正式的独立，同时也可以为新加坡经济发展提供保障，最后还可以铲除在当地日渐得势的共产党活动。
1961年李光耀为首的反共份子与党内的亲共份子决裂，李光耀坚持新加坡应与马来亚合并。1963年7月，李光耀在伦敦与马来亚政府达成协议，双方正式合并。合并后的马来西亚联邦政府与李光耀主导的新加坡政府采取行，逮捕了新加坡的多名共产党高层。但是合并后很快联邦政府与新加坡政府就在经济等多项政策上发生严重分歧，李光耀作为新加坡州长，在马来西亚国会倡导建立“马来西亚人的马来西亚”而不是马来人的马来西亚，引起首相东姑的不满。
1964年新加坡发生种族骚乱，李光耀政府指责马来西亚联邦政府试图推行“种族沙文主”，马来人在联邦内享有特殊待遇，并煽动新加坡的马来人反对当地华人政府，这最终导致了新加坡在1965年8月退出马来西亚联邦。
独立后李光耀积极推动经济改革与发展，成功使新加坡在三十年内发展成为亚洲最发达的国家之一，在其任内推 动了开发裕廊工业园区、创立公积金制度、成立廉政公署、进行教育改革等多项政策。今天的新加坡的政府以高效、廉洁而闻名，人民生活水平较其他亚洲国家为高。
1990年李光耀辞去总理职务，但是留任内阁资政至今。此外，根据2003年首次披露的新加坡政府投资公司董事会，李光耀其实卸任总理后就一直担任着该公司的董事长职务。该公司负责管理新加坡的政府外汇储备，却一直是该国最神秘的公司。他始终提倡“亚洲价值观”，认为亚洲国家不需要完全依照西方的价值观行事。李光耀因此也一直对西方国家对他专制的批评不加理会，认为西方民主不能强加给亚洲人民。
2011年5月14日，新加坡内阁资政李光耀和国务资政吴作栋发表联合声明，宣布从内阁退休。两人在声明里说：“我们研究新的政治局势并考虑这一局势对今后的影响……是时候让年青一代推动新加坡在更加困难和复杂的情况下向前。”
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