皇庆元年三月，铁木迭儿奏：“臣误蒙圣恩，擢任中书，年衰且病，虽未能深达政体，思竭忠力，以图报效，事有创行，敢不自勉，前省弊政，方与更新。钦惟列圣相承，混一区宇，日有万几，若非整饬，恐致解驰。继今朝夕视事，左右司六部官有不尽心者，当论决，再不悛者，黜勿叙，其有托故侥幸他职者，亦不叙。”仁宗是其言。既而以病去职。
延祐改元，丞相哈散奏：“臣非世勋族姓，幸逢陛下为宰相，如丞相铁木迭儿，练达政体，且尝监修国史，乞授其印，俾领翰林国史院，军国重务，悉令议之。”仁宗曰：“然。卿其启诸皇太后。与之印，大事必使预闻。”遂拜开府仪同三司、监修国史、录军国重事。居数月，复拜中书右丞相，合散为左丞相。铁木迭儿奏：“蒙陛下怜臣，复擢为首相，依阿不言，诚负圣眷。比闻内侍隔越奏旨者众，倘非禁止，致治实难。请敕诸司，自今中书政务，毋辄干预。又往时富民，往诸蕃商贩，率获厚利，商者益众，中国物轻，蕃货反重。今请以江浙右丞曹立领其事，发舟十纲，给牒以往，归则征税如制，私往者没其货。又，经用不给，苟不预为规画，必至愆误。臣等集诸老议，皆谓动钞本，则钞法愈虚；加赋税，则毒流黎庶；增课额，则比国初已倍五十矣。惟预买山东、河间运使来岁盐引，及各冶铁货，庶可以足今岁之用。又，江南田粮，往岁虽尝经理，多未核实。可始自江浙，以及江东、西，宜先事严限格、信罪赏，令田主手实顷亩状入官，诸王、驸马、学校、寺观亦令如之；仍禁私匿民田，贵戚势家，毋得沮挠。请敕台臣协力以成，则国用足矣。”仁宗皆从之。寻遣使者分行各省，括田增税，苛急烦扰，江右为甚，致赣民蔡五九作乱宁都，南方骚动，远近惊惧，乃罢其事。
明年，铁木迭儿奏：“天下庶务，虽统于中书，而旧制，省臣亦分领之。请以钱制、钞法、刑名，委平章李孟、左丞阿卜海牙、参政赵世延等领之。其粮储、选法、造作，驿传，委平章张律、右丞萧拜住、参政曹从革等领之。”得旨如所请。七月，诏谕中外，命右丞相铁木迭儿总宣政院事。十月，进位太师。十一月，大宗正府奏：“累朝旧制，凡议重刑，必决于蒙古大臣，今宜听于太师右丞相。”从之。
铁木迭儿既再入中书，居首相，怙势贪虐，凶秽滋甚。于是萧拜住自御史中丞为中书右丞，寻拜平章政事，稍牵制之。而杨朵儿只自侍御史拜中丞，慨然以纠正其罪为己任。上都富人张弼杀人系狱，铁木迭儿使家奴胁留守贺伯颜，使出之，伯颜持正不可挠。而朵儿只已廉得丞相所受张弼赂有显征，乃与拜住及伯颜奏之：“内外监察御史凡四十余人，共劾铁木迭儿桀黠奸贪，阴贼险狠，蒙上罔下，蠹政害民，布置爪牙，威詟朝野，凡可以诬陷善人、要功利己者，靡所不至。取晋王田千余亩、兴教寺后壖园地三十亩、卫兵牧地二十余亩。窃食郊庙供祀马。受诸王合儿班答使人钞十四万贯，宝珠玉带氍毹币帛又计钞十余万贯。受杭州永兴寺僧章自福赂金一百五十两。取杀人囚张弼钞五万贯。且既已位极人臣，又领宣政院事，以其子八里吉思为之使。诸子无功于国，尽居贵显。纵家奴陵虐官府，为害百端。以致阴阳不和，山移地震，灾异数见，百姓流亡，己乃恬然略无省悔。私家之富，又在阿合马、桑哥之上。四海疾怨已久，咸愿车裂斩首，以快其心。如蒙早加显戮，以示天下，庶使后之为臣者，知所警戒。”奏既上，仁宗震怒，有诏逮问，铁木迭儿匿兴圣近侍家，有司不得捕。仁宗不乐者数日，又恐诚出皇太后意，不忍重伤咈之，乃仅罢其相位而已。铁木迭儿家居未逾年，又起为太子太师，中外闻之，莫不惊骇。参政赵世延为御史中丞，率诸御史论其不法数十事，而内外御史论其不可辅导东宫者又四十余人。然以皇太后故，终不能明正其罪。
明年正月辛丑，仁宗崩。越四日，铁木迭儿以皇太后旨，复入中书为右丞相。又逾月，英宗犹在东宫，铁木迭儿宣太后旨，召萧拜住与朵儿只至徽政院，与徽政院使失里门、御史大夫秃忒哈杂问之，责以前违太后旨，令伏罪。即起入奏，遽称旨，执二人弃市。是日，白昼晦冥，都人恟惧。
英宗将行即位礼，铁木迭儿恒病足，中书省启：“祖宗以来，皇帝登极，中书率百官称贺，班首惟上所命。”英宗曰：“其以铁木迭儿为之。”既即位，铁木迭儿即奏委平章王毅、右丞高昉等征理在京仓库所贮粮，亏七十八万石，责偿于仓官及监临出内者。所贡币帛纰缪者，责偿于本处官吏之董其事者。仍立程严督，违者杖之。五月，英宗在上都，铁木迭儿嫉留守贺伯颜素不附己，乃奏其以便服迎诏为不敬，下五府杂治，竟杀之。都民为之流涕。赵世延时为四川行省平章政事，铁木迭儿怒其昔尝论己，方入相时，即从东宫启英宗遣人逮捕之。世延未至，铁木迭儿使讽世延，啖以美官，令告引同时异己者，世延不肯从。至是，坐以违诏不敬，令法司穷治，请置极刑。英宗曰：“彼罪在赦前，所宜释免。”铁木迭儿对曰：“昔世延与省台诸人谋害老臣，请究其姓名。”英宗曰：“事皆在赦前矣，又焉用问。”后数日，又奏世延当处死罪，又不允。有司承望风旨，锻炼欲使自裁，世延终无所屈，赖英宗素闻其忠良，得免于死。