W 2004 był jednym z założycieli Społecznej Partii Jedności Narodowej, tzw. Partii „U” (Partido Social de Unidad Nacional), która wspierała reelekcję prezydenta Álvara Uribe. 19 lipca 2006, po zwycięstwie Uribe w wyborach prezydenckich, Santos objął stanowisko ministra obrony w jego kolejnym rządzie. W tym czasie Kolumbia podjęła bezpardonową walkę z rebeliantami z FARC, która doprowadziła w 2008 do śmierci jednego z jej przywódców, Raúla Reyesa i odbicia przetrzymywanej przez 5 lat w niewoli Íngrid Betancourt.
18 maja 2009 Santos ogłosił swoją rezygnację ze stanowiska ministra obrony z dniem 23 maja. Jednocześnie zapowiedział wysunięcie własnej kandydatury w wyborach prezydenckich w 2010 w przypadku niekandydowania na to stanowisko urzędującego prezydenta Uribe. Po tym jak w lutym 2010 Sąd Konstytucyjny zakazał organizacji referendum w sprawie trzeciej kadencji prezydenta Uribe, Santos został kandydatem Partii U w wyborach prezydenckich w maju 2010. Przez długi czas pozostawał faworytem przedwyborczych sondaży. Sondaże z maja 2010 wskazywały jednak na podobny poziom poparcia Santosa i jego głównego rywala Antanasa Mockusa, byłego burmistrza Bogoty z Partii Zielonych. W czasie kampanii wyborczej deklarował wolę kontynuowania polityki prezydenta Uribe.