После смерти в 1754 Генри Пэлхема премьер-министром стал его брат, герцог Ньюкасл. Питт был недоволен его политикой и яростно ее критиковал, все более активно выступая за наращивание военно-морских сил Великобритании. В ноябре 1756, после ряда поражений Англии в Семилетней войне, Ньюкасл ушел в отставку с поста премьер-министра, и Питту было предложено сформировать новый кабинет. В апреле 1757 Питт ушел в отставку, но через два месяца вновь вернулся в правительство вместе с герцогом Ньюкаслом в качестве премьер-министра и своего союзника. Это оказалось блестящей комбинацией, и во многом благодаря усилиям Питта Англия одержала победу в Семилетней войне: французский флот был разгромлен, Франция уступила Англии Луизиану и часть своих владений в Ост-Индии и Вест-Индии.

Еще до окончания войны в 1760 трон занял король Георг III, стремившийся заключить мир с франко-австрийской коалицией. Питт энергично выступал против мира и в октябре 1761 ушел в отставку. Хотя он решительно критиковал политику Георга III и отказывался войти в коалицию с Рокингемом, в 1766 Питт вновь был призван возглавить кабинет министров; в это же время ему был присвоен высший дворянский титул графа Чатема. В начале 1767 Питт серьезно заболел и в 1768 оставил свой пост, однако в 1770 возобновил политическую деятельность. Как до, так и после Войны за независимость североамериканских колоний он блестяще выступал против недальновидной колониальной политики правительства, но не пользовался поддержкой общественного мнения Англии. Кроме того, он неверно трактовал намерения американцев, полагая, что при цивилизованном с ними обращении они станут, по его словам, «добрыми и достойными людьми». Его последняя речь в парламенте была направлена против любых попыток мирных переговоров, условием которых стало бы признание независимости США. Умер Питт в Кенте 11 мая 1778.