พลเอก เกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์ เข้ารับตำแหน่งนายกรัฐมนตรี หลังจากคณะปฏิรูปการปกครองแผ่นดินภายใต้ การนำของ พล.ร.อ.สงัด ชลออยู่ ได้ทำการรัฐประหารรัฐบาลของนายธานินทร์ กรัยวิเชียร ผลงานสำคัญในช่วงที่พลเอก เกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์ ดำรงตำแหน่งคือการปรับปรุงสัมพันธภาพกับประเทศเพื่อนบ้านอันประกอบด้วย ประเทศเวียดนาม กัมพูชา ลาว และพม่า รวมทั้งพลเอก เกรียงศักดิ์ ได้เดินทางไปเยือนสาธารณรัฐประชาชนจีน และสหภาพโซเวียต เพื่อกระชับความสัมพันธ์กับประเทศมหาอำนาจทั้งสอง ทำให้ไทยมีความสัมพันธ์ทางการทูตและการค้ากับทั้งสองประเทศแน่นแฟ้นขึ้น

นอกจากนี้ยังได้จัดตั้งหน่วยงานสำคัญ ๆ เพิ่มขึ้นอีกหลายหน่วยงาน เช่น การปิโตรเลียมแห่งประเทศไทย กระทรวงวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและการพลังงาน และมหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมาธิราช เป็นต้น

ระหว่างเล่นการเมืองอยู่นั้น พลเอก เกรียงศักดิ์ได้รับฉายาว่า "อินทรีแห่งทุ่งบางเขน"

พลเอก เกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์ ได้ลาออกจากตำแหน่งนายกรัฐมนตรีโดยแถลงกลางสภา ฯ เมื่อวันที่ 29 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2523 อันมีสาเหตุเนื่องมาจากการที่รัฐบาลตัดสินใจเพิ่มราคาค่าน้ำมันตามราคาตลาดโลก ซึ่งทำให้หลายฝ่ายได้รับความเดือดร้อนและโจมตี หลังจากนั้นได้ยุติบทบาททางการเมือง โดยไม่ข้องเกี่ยวกับวงการเมืองอีก แต่อย่างไรก็ตามในเหตุการณ์กบฏวันที่ 9 กันยายน พ.ศ. 2528 พลเอกเกรียงศักดิ์ถูกต้องสงสัยว่าอาจมีส่วนรู้เห็นหรือสนับสนุนการกบฏดังกล่าว [4]

พลเอกเกรียงศักดิ์ถึงแก่อสัญกรรมเมื่อวันที่ 23 ธันวาคม พ.ศ. 2546 รวมอายุได้ 86 ปี โดยในระหว่างที่ดำรงตำแหน่งนายกรัฐมนตรีอยู่นั้น ภาพที่ติดตาของพลเอกเกรียงศักดิ์ คือ การทำแกงเขียวหวานใส่บรั่นดีระหว่างออกเยี่ยมประชาชนตามที่ต่าง ๆ อันเป็นสูตรของพลเอกเกรียงศักดิ์เอง

นอกจากนี้ยังได้มีการนำเสนอร่างพ.ร.บ.นิรโทษกรรมให้แก่นักศึกษาที่ถูกจำคุกเนื่องจากเหตุการณ์ชุมนุม 6 ตุลาคม พ.ศ. 2519 ที่มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์อีกด้วย ซึ่งรัฐสภาก็ได้ผ่านร่างดังกล่าวในปี พ.ศ. 2521 โดยมีเหตุผลสำคัญคือเพื่อความปรองดองของประเทศ ซึ่งทำให้นักศึกษาที่ถูกจับทั้งหมดได้รับการปล่อยตัว

สมัยที่ 1 (11 พฤศจิกายน พ.ศ. 2520 – 21 ธันวาคม พ.ศ. 2521)

การดำรงตำแหน่งนายกรัฐมนตรีของพลเอกเกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์นั้น สืบเนื่องมาจากเหตุการณ์รัฐประหารในวันที่ 20 ตุลาคม พ.ศ. 2520 โดยคณะปฏิวัติภายใต้การนำของพลเรือเอกสงัด ชลออยู่ ได้ทำการยึดอำนาจการปกครองจากรัฐบาลนายธานินทร์ กรัยวิเชียร และได้ประกาศยกเลิกรัฐธรรมนูญแห่งราชอาณาจักรไทย พุทธศักราช 2519 จากนั้นในวันที่ 9 พฤศจิกายน พ.ศ. 2520 จึงได้ประกาศใช้ธรรมนูญการปกครองราชอาณาจักร พ.ศ. 2520 เป็นการชั่วคราว และได้จัดตั้งสภานโยบายแห่งชาติขึ้น จากนั้นได้มีพระบรมราชโองการโปรดเกล้าฯ แต่งตั้งพลเอกเกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์ ให้ดำรงตำแหน่งนายกรัฐมนตรีคนที่ 15 ของประเทศเมื่อวันที่ 11 พฤศจิกายน พ.ศ. 2520 โดยมีพลเรือเอกสงัด ชลออยู่ เป็นผู้ลงนามรับสนองพระบรมราชโองการ และยังได้รับการสนับสนุนจากคณะทหารหนุ่ม หรือกลุ่ม “ยังเติร์ก" [5] รวมทั้งเป็นรัฐมนตรีว่าการกระทรวงมหาดไทยอีดตำแหน่งหนึ่ง ทั้งนี้ ในธรรมนูญการปกครองราชอาณาจักรพุทธศักราช 2520 ได้ประกาศนโยบายหลักในการปกครองประเทศที่สำคัญ คือ ให้มีสภานิติบัญญัติแห่งชาติทำหน้าที่ด้านนิติบัญญัติ และร่างรัฐธรรมนูญฉบับถาวรให้แล้วเสร็จภายในปี พ.ศ. 2521 เพื่อจัดให้มีการเลือกตั้งทั่วไปอย่างช้าที่สุดภายในเดือนเมษายน พ.ศ. 2522 [6]

ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2521 พลเอก เกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์ ได้สลับไปควบตำแหน่งรัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหมแทน[7]

หลังจากรับตำแหน่งนายกรัฐมนตรีเป็นเวลากว่า 1 ปี รัฐบาลพลเอกเกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์ สมัยแรก ก็สิ้นสุดลงเมื่อวันที่ 21 ธันวาคม พ.ศ. 2521 ภายหลังการประกาศใช้รัฐธรรมนูญแห่งราชอาณาจักรไทย พุทธศักราช 2521 ซึ่งเป็นไปตามที่รัฐบาลคณะปฏิวัติประกาศว่า จะให้มีการร่างรัฐธรรมนูญ และให้มีผลบังคับใช้โดยเร็ว แต่สาระสำคัญของรัฐธรรมนูญที่กำหนดไว้ในบทเฉพาะกาลได้แสดงให้เห็นถึงการสืบทอดอำนาจของฝ่ายทหารจนกระทั่งได้ฉายาว่า “ประชาธิปไตยครึ่งใบ”[8] และกำหนดให้มีการเลือกตั้งทั่วไป (ครั้งที่ 12) เมื่อวันที่ 22 เมษายน พ.ศ. 2522

สมัยที่ 2 (12 พฤษภาคม พ.ศ. 2522 – 3 มีนาคม พ.ศ. 2523)

ภายหลังการเลือกตั้ง ก็มีพระบรมราชโองการโปรดเกล้าฯ แต่งตั้งพลเอกเกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์ เป็นนายกรัฐมนตรีอีกครั้ง เมื่อวันที่ 12 พฤษภาคม พ.ศ. 2522 โดยมีพลอากาศเอกหะริน หงสกุลประธานรัฐสภาเป็นผู้ลงนามรับสนองพระบรมราชโองการ และดำรงตำแหน่งรัฐมนตรีว่าการกระทรวงการคลังและรัฐมนตรีว่าการกระทรวงเกษตรและสหกรณ์[9] อีกตำแหน่งหนึ่ง

การบริหารประเทศของรัฐบาลพลเอกเกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์ ตั้งแต่สมัยที่ 1 ต่อเนื่องมาถึงสมัยที่ 2 ต้องประสบปัญหามากมายหลายประการ ไม่ว่าจะเป็นปัญหาเศรษฐกิจซึ่งเป็นปัญหาที่สำคัญมาก การผันผวนของราคาน้ำมันในตลาดโลก ทำให้ต้องขึ้นราคาน้ำมันภายในประเทศ ส่งผลเป็นลูกโซ่ ให้มีการปรับขึ้นราคาค่าไฟฟ้าและน้ำประปา สร้างความไม่พอใจแก่ประชาชน รัฐบาลจึงถูกมองว่าไม่มีความสามารถในการแก้ไขปัญหาบ้านเมือง มีความเคลื่อนไหวจากกลุ่มพลังนอกสภากดดันรัฐบาลอยู่ตลอดเวลา ขณะเดียวกันสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรก็โจมตีรัฐบาลอย่างหนัก โดยการเปิดอภิปรายไม่ไว้วางใจรัฐบาลเมื่อวันที่ 10 ตุลาคม พ.ศ. 2522 มุ่งประเด็นความล้มเหลวในการแก้ปัญหาเศรษฐกิจ แต่ในที่สุดด้วยเสียงที่มากกว่า รัฐบาลจึงได้รับความไว้วางใจให้บริหารประเทศต่อไปได้[10]

จากวิกฤติการณ์ดังกล่าว พลเอกเกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์ พยายามประคับประคองสถานะของรัฐบาลอย่างสุดความสามารถ โดยการปรับคณะรัฐมนตรีอีกหลายครั้งแต่ก็ไม่สามารถแก้ปัญหาหลักคือเรื่องเศรษฐกิจได้ และเมื่อมีการปรับขึ้นราคาน้ำมันในปี พ.ศ. 2523 นำมาซึ่งการประท้วงอย่างกว้างขวาง เพราะมีการมองว่ารัฐบาลผลักภาระของบริษัทน้ำมันมาให้ประชาชนแบกรับ มีการจัดชุมนุมครั้งใหญ่ที่ท้องสนามหลวง เมื่อวันที่ 21 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2523 มีประชาชนเข้าร่วมชุมนุมจำนวนมาก ขณะที่ในสภาฯ ผู้นำพรรคการเมืองที่ประกอบด้วย หม่อมราชวงศ์คึกฤทธิ์ ปราโมชหัวหน้าพรรคกิจสังคม พลตรีประมาณ อดิเรกสาร หัวหน้าพรรคชาติไทย พันเอก (พิเศษ) ถนัด คอมันตร์ หัวหน้าพรรคประชาธิปัตย์ นายสมัคร สุนทรเวช หัวหน้าพรรคประชากรไทย และพันเอกพล เริงประเสริฐวิทย์ หัวหน้าพรรคสยามประชาธิปไตย ได้ร่วมกันยื่นญัตติขอเปิดอภิปรายไม่ไว้วางใจนายกรัฐมนตรีตามมาตรา 137 ของรัฐธรรมนูญแห่งราชอาณาจักรไทย พุทธศักราช 2521 ต่อพลอากาศเอกหะริน หงสกุล ประธานรัฐสภา โดยมี ส.ส. ลงชื่อรับรองจำนวน 204 คน เมื่อวันที่ 27 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2523 โดยกำหนดการอภิปรายไม่ไว้วางใจในวันที่ 3 มีนาคม พ.ศ. 2523 [11]

ต่อมาได้มีพระบรมราชโองการประกาศพระราชกฤษฎีกาเรียกประชุมสมัยวิสามัญแห่งรัฐสภา สมัยที่สอง พ.ศ. 2523 ในวันศุกร์ที่ 29 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2523 ซึ่งในการประชุมครั้งนี้ พลเอก เกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์ ได้แถลงชี้แจงถึงปัญหาที่ผ่านมา ตลอดจนปัญหาต่างๆ ที่รัฐบาลต้องประสบจนยากที่จะบริหารงานของประเทศให้บรรลุสู่เป้าหมายได้ และได้ประกาศลาออกจากตำแหน่งนายกรัฐมนตรีในช่วงท้ายของการชี้แจงดังกล่าว ความว่า

“…การขัดแย้งระหว่างรัฐบาลและรัฐสภาไม่เป็นสิ่งที่ดี และเชื่อว่าไม่ใช่สิ่งที่ประชาชนปรารถนา ประชาชนบางส่วนที่อยู่ในชนบทไม่สนใจว่าใครจะมาบริหารประเทศ ขอให้ท้องอิ่มก็แล้วกันแต่ความขัดแย้งก่อเกิดเพิ่มขึ้นทับทวี จนยากที่รัฐบาลจะบริหารงานของชาติให้บรรลุสู่เป้าหมายได้ ฉะนั้นเพื่อรักษาไว้ซึ่งการปกครองแบบประชาธิปไตยโดยระบบรัฐสภา กระผมจึงได้ตัดสินใจดังนี้ กระผมขอลาออกจากตำแหน่งนายกรัฐมนตรี เพื่อให้ระบบรัฐสภาของประชาธิปไตยดำรงอยู่ตลอดไป ทั้งนี้เพื่อเปิดโอกาสให้ท่านเลือกบุคคลที่มีความสามารถดีกว่า เข้ามาบริหารประเทศและรับใช้ประชาชนและประเทศชาติต่อไป ขอบพระคุณ”[12]

หลังจากการแถลงลาออกจากตำแหน่งนายกรัฐมนตรีของพลเอกเกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์เสร็จสิ้น สมาชิกรัฐสภาพร้อมใจกันปรบมือให้เกียรติดังลั่นไปทั้งห้องประชุมสภา การตัดสินใจของท่านนั้นได้รับการแซ่ซ้องสรรเสริญเป็นอย่างสูงจากบุคคลต่างๆ พลเอกเปรม ติณสูลานนท์ ได้กล่าวว่า “พลเอกเกรียงศักดิ์ ได้แสดงสปิริตออกมาเป็นที่น่ายกย่อง ไม่คาดมาก่อนว่าจะแก้ปัญหาด้วยการลาออก แต่ก็เหมาะสมดีแล้ว” หรือที่นายประสิทธิ์ ณรงค์เดช สมาชิกพรรคเสรีธรรม กล่าวว่า “เป็นตัวอย่างที่ดี ในชีวิตนักการเมืองของผม ถือว่าเป็นการตัดสินใจของลูกผู้ชาย ซึ่งจะเป็นพื้นฐานทางด้านประชาธิปไตย ผมนะปรบมือให้ไม่หยุดเลย”[9] นับว่าพลเอกเกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์ เป็นสุภาพบุรุษทางการเมือง ไม่หวงอำนาจ แม้ว่าท่านจะเป็นนายกรัฐมนตรีที่มาจากการปฏิวัติ แต่ก็ลาออกตามวิถีทางประชาธิปไตย ซึ่งเป็นแบบอย่างที่ดีแก่นักการเมืองที่ควรยึดถือปฏิบัติ[13] รวมระยะเวลาการดำรงตำแหน่งนายกรัฐมนตรีของ พลเอกเกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์ 2 สมัย เป็นเวลา 2 ปี 4 เดือน