노무현 대통령은 책임총리제를 추진했고 이로인해 국무총리들은 실질적인 역할을 수행하여 막강한 권한을 가졌다. 또한, 국무총리실의 기능도 강화되어 행정각부 통할권을 보좌하였다.
예를 들어 국무총리가 책임을 지고 국정을 책임진다는 ‘책임총리제’ 실현을 선거 공약으로 내세웠던 노무현 대통령은 취임과 함께 국무총리와 역할을 분담을 하면서 국정을 운영하겠다는 의지를 밝히면서 이를 실천에 옮겼는데, 이로인해 노무현 정부의 국무총리들은 이전 정부의 총리와는 다르게 국정 제2인자로서 실질적인 역할을 수행하였다. 특히 이해찬 총리의 경우 역대 어느 총리보다 강력한 권한을 행사하였으며, 대통령과의 관계에서도 다른 국무총리 달리 어느 정도 수평적인 관계를 유지하였다. 이 당시 국무총리실의 기능과 조직도 크게 강화･확대되어 정책조정 등 국무총리의 행정각부 통할권을 보좌하였다.