A központi közigazgatás gyakorlati kérdéseit a Belügyminisztériumban kezdte tanulmányozni. Ezzel egyidejűleg részt vett a gazdakör agrárvitáiban is. A mezőgazdaság, az agrárium kérdéseivel több elméleti tanulmányban is foglalkozott a Budapesti Szemle hasábjain. Az önkéntesi éveit huszártisztként szolgálta le (1914-ben tartalékos huszárszázadosi rendfokozatot viselt). Az 1880-as évektől a Tisza família Bihar vármegyei birtokain gazdálkodott, 1881-től bizottsági tag, és tiszteletbeli bihari főjegyző volt. Öt évig gazdálkodott a család bihari birtokain. Tevékenyen részt vett a megye politikai és gazdasági életében. 1885-ben vette nőül Kolozsvárott elsőfokú unokatestvérét, Tisza Ilonát (1855–1925). Két gyermekük született: a gyermekkorban, diftériában3 elhunyt Tisza Juliska (1884–1894),4 és ifj. Tisza István (1886–1918). 1886-tól 1892-ig a vízaknai kerületet képviselte az országgyűlésben. 1891-ben vezérszerepet vitt a Szapáry Gyula (1832–1905), 1890 és 1892 között miniszterelnök nevével fémjelzett közigazgatási vitában,5 valamint a későbbi egyházpolitikai küzdelmekben (1893–1894). 1892-ben Vízaknán kisebbségben maradt, és a pótválasztások során Újbánya képviselőjeként jutott be a törvényhozásba. Az országgyűlésben a Közigazgatási Bizottságban, valamint a Közgazdasági Bizottságban tevékenykedett. 1896-ban az ugrai kerület mandátumát nyerte el, és ekkor ismét a Közigazgatási Bizottságba került. Felkészültségét és vitakészségét korán elismerték, ám éles stílusa miatt egyesek bírálták.

1897. február 16-án nagybátyja, Tisza Lajos (1832–1898) Bihar vármegye főispánja, a közmunka- és közlekedésügyi miniszter (1871–1873), valamint a király személye körüli miniszter (1892-1894) grófi címét a király Istvánra, és testvéreire, ifjabb Tisza Kálmánra (1867–1947), valamint ifjabb Tisza Lajosra (1879–1942) ruházta.

Politikai-ideológiai felfogását a XIX. század végéig alapvetően a (nemzeti) liberalizmus határozta meg, de a századforduló táján már konzervatív nézeteket képviselt. A magyar önállóság őrzésével ötvözött kiegyezésrendszer egyik utolsó nagyformátumú képviselőjeként őrködött a Monarchia megszilárdításán, vállalva ennek minden népszerűtlenségét.6 Az államtudomány és a jogbölcselet olyan korabeli vezető elméleti művelői is feltekintettek rá, mint Concha Győző (1846–1933), 1922 és 1925 között az MTA másodelnöke (alelnöke).7

Elnöke és választmányi tagja volt több pénzintézetnek és iparvállalatnak. (Magyar Ipari és Kereskedelmi Bank,8 Magyar Takarékpénztárak Központi Jelzálogbankja).9 Azonban az összeférhetetlenségi törvény tárgyalása előtt valamennyiről lemondott. 1903. június 17-én, Széll Kálmán (1843–1915) miniszterelnök (1899–1903) lemondása után megbízást kapott a kibontakozás útjának keresésére, a parlament munkaképességének helyreállítására. Miután meggyőződött, hogy nem tud a programjának többséget szerezni, és kabinetet sem tud alakítani, így a megbízatást visszaadta a királynak. Ugyanezen év szeptember 29-én, mint a Szabadelvű Párt ún. Kilences Bizottságának tagja, jelentős munkásságot fejtett ki a párt katonai programjának elkészítésében.

1903. október 25-én a program egyes pontjainak módosítását követően megbízatott a kabinetalakítással. Október 27-én a Szabadelvű Párt hozzájárult a módosításokhoz, így Tisza István 1903. november 3-án miniszterelnökké lett kinevezve,10 és a belügyi (1903. november 30. – 1905. június 18.), valamint a király személye körüli tárcát is ő vezette (1903. november 3. – 1904. március 3.). Egyidejűleg elnyerte a titkos tanácsosi méltóságot. Programja alapján az obstrukció tovább folyt; a politikai béke csupán 1904. március 10-én állott helyre. 1904. április 9-én jelent meg a király kézirata II. Rákóczi Ferenc hamvai hazaszállítása ügyében. E nap éjjelén tört ki a vasúti sztrájk, amely az országgyűlés ülésének berekesztését vonta maga után, így csupán az állami szükségletekről, és az egyéb javaslatokról tudtak szavazni. 1904 őszén nyílt levelet intézett ugrai választóihoz, melyben azon nézetét fejtette ki, hogy az országgyűlés munkáját akadályozza a folyamatos obstrukció. Emellett hangsúlyozta a házszabályok módosításának szükségességét. Bár benyújtotta indítványát, törekvései hatástalanok maradtak, a harcot mégis megkezdte. 1904. november 18-án, a 21 óra 30 percig tartó első párhuzamos (alsó- és főrendiházi egyidejű) ülésen királyi kézirattal berekesztették az ülésszakot. Később, 1905. január 4-én az országgyűlés feloszlatása, valamint az ex lex állapot kihirdetése következett. Erélyes politikusként letörte a vasutassztrájkot, megszüntette az ex lex állapotot, rendezte a költségvetés ügyét, és megkötötte a német kereskedelmi szerződéseket. A parlamenti ellenzék obstrukciós tevékenységét megakadályozandó, keresztülvitte a házszabály módosítását (lex Daniel). Ennek ellenére a választási küzdelem a Szabadelvű Párt kisebbségbe jutásával végződött. Tisza a választásokon Miskolcon indult, ahol kisebbségben maradt, és végül Budapest IV. kerületében választották meg. A választások után, mint az ügyvezető kormány elnöke, beadta a lemondását, és a Szabadelvű Párt feladatául a koalíciós ellenzéki pártokból álló kormány ellenőrzését jelölte meg. 1906-ban feloszlatta a Szabadelvű Pártot, személyesen is visszavonult az alsóházi napi politizálástól, és 1910-ig csak a főrendiház munkájában vett részt. 1907 májusától a Dunántúli Református Egyházkerület főgondnoka volt.11

A koalíció bukását követően 1910. február 19-én korábbi szabadelvű híveire támaszkodva megalapította a Nemzeti Munkapártot, mely jelentős választási győzelmet aratott. Egyéniségéből eredően ellenezte az általános választójog bevezetését. Herczeg Ferenc (1863–1954) író, az MTA tagja és másodelnöke (1919–1922) közreműködésével 1911-ben indította el a Magyar Figyelő című politikai folyóiratot. 1912. május 22-től 1913. június 12-ig a képviselőház elnöke volt. Ebben az időszakban fogadtatta el az ún. véderőtörvényt (1912. június 4.). Az e törvény ellen tüntető képviselőket karhatalommal távolíttatta el. Az obstrukció letörése után megszavaztatta a háború esetére szóló kivételes intézkedéseket, a hadiszolgáltatásokat szabályozó törvényeket. 1913-ban megalapította az Igazmondó című néplapot, melyben ő maga is számos cikket írt. Az 1913. június 10-én kezdődő második miniszterelnökségét a háborús készülődés árnyékolta be, melyet a nemzetiségek egy részének megnyerésével igyekezett konszolidálni. 1914 júliusában, a Monarchia trónörököse ellen elkövetett szarajevói merényletet követően, bár kezdetben – gyakorlatilag egyedüliként az osztrák és szláv politikai és katonai vezetőkkel szemben – határozottan ellenezte a háborút, végül a megindítása mellett foglalt állást. IV. Károly (1887–1922) 1916. november 21-i koronázásán nádorhelyettes volt. Ellenezte a király egyes mérsékelt reformterveit. Végül 1917. május 23-án a háború jelképévé vált Tiszát az uralkodó lemondásra kényszerítette, bár június 15-ig hivatalban maradt. Lemondása után, mint a debreceni huszárezred parancsnoka, a frontra ment. A pártja vezetéséről ezen időszakban sem mondott le.12 Utolsó királyi megbízatásaként Boszniában tárgyalt az elszakadásra törekvő délszláv politikusokkal. A bolgár front13 összeomlása után Tisza Budapesten maradt. 1918. október 27-én történt egyik utolsó parlamenti szereplése során a háború elvesztését nyíltan kimondta, és a nemzetet összetartásra buzdította.14

1910. április 28-án választották a Magyar Tudományos Akadémia tiszteleti tagjává. Közjogi, közgazdasági, és pénzügyi kérdésekben számos írása jelent meg.15 Székfoglaló előadása történettudományi tárgyú volt, és értekezését nyomtatott formában is megjelentette.16 Az említett Sadowától Sedanig című székfoglaló értekezés Poroszországnak Ausztriával és Franciaországgal történő leszámolását, illetve az események diplomáciai hátterét tárgyalja. E körben főleg Otto von Bismarck (1815-1898) államférfiúi képességeit emelte ki. A németeknek a porosz-francia háborúban elért sikerét elsősorban a jobb hadi szervezetnek tulajdonította.17 Legterjedelmesebb műve az 1897-es Magyar agrárpolitika. A mezőgazdasági termények árhanyatlásának okai és orvosszerei című 102 oldalas tanulmánya volt.18 A magyar liberalizmusra vonatkozó nézeteit e munkájában foglalta össze. A magyar nemzeti szabadelvűség alapjának a nemzet politikai egyéniségét, nemzeti valónkat tekintette, szemben a kontinentális liberalizmus osztályszemléletével. A magyar szabadelvűségben szerinte erősebb a nemzeti, az állami felfogás, tetterős, áldozatkész hazafiság hatja át.19

1918. október 31-én, a „polgári forradalom” napján, Budapesten hunyt el. Életét fegyveres katonák oltották ki, akik a régi rendszer, és a háború fő megszemélyesítőjét látták Tiszában, a „vasgrófban.” Geszti birtokán temették el. Fia, aki apja halálakor már nem volt öntudatánál, spanyolnátha járványban, öt nappal később, 1918. november 5-én hunyt el.20