吴育遇事有主见，办事果断干练处置得当，其才能为朝廷所赏识，于是他被调往京城开封府任知府。吴育到任伊始便除奸惩恶，实施治理方 略。宋仁宗庆历五年(1045)，吴育被提升为右谏议大夫、枢密副使，协助朝廷处理军国大政，是年五月，他又被任命为参知政事，成为直接处理军国大政的副宰相。此时，"山东多盗"，仁宗皇帝派宦官到山东视察，宦官回来报告说："盗贼不必过虑，但兖州知县杜衍、郓州知县富弼在山东很受尊敬和爱戴，却是值得忧虑的。"仁宗听说后，想将杜衍、富弼调任到淮南(治所今扬州)，吴育不同意，他说："盗贼的确没有什么可虑的，但是小人借机会诬陷扳倒朝廷大臣，这种祸害几乎是不可防御的。"由于吴育的反对，改派杜衍、富弼的事便不了了之。

当时，宰相之子向绶任官永静军知军，他胡作非为的丑事被人察觉后，怀疑是通判江中立揭发的，所以就罗织罪名，构筑大狱，打击报复江中立，致使江中立不甘受辱，自杀身亡。向绶因朝中有大臣为他开脱罪责，故朝廷欲以轻罪处罚，吴育坚决反对，他说："不杀向绶国法不容，向绶不死，何以告白天下。"但因向绶在朝中势力过于强大，吴育的意见被妥协折中，向绶最后被减去死罪，流放到南方。御史唐询上疏皇帝请求废除制科(即汉唐时朝廷临时设置的考试科目)，仁宗附上唐询的姓名并将其意见交执政大臣讨论，吴育专门就此写了批驳的奏疏。仁宗看后说："唐询所奏之事，期望让宫内批，叫辅政大臣办理，现在才知道他是欺骗蒙蔽我的。"吴育对仁宗说："不明听明察，就会轻信误国，请皇上把唐询的姓名公开出来，让大臣弹劾他，以明示国法不可玩弄。"

吴育在辅政大臣的职位上，却始终不以官位所累，遇事敢于直抒己见，不怕罢职丢官。庆历七年(1047)三月，吴育被罢免了副宰相职务，仍担任枢密副使。当时久旱不雨，有御史大臣上疏认为这是朝中大臣争论不休所致，故宰相罗昌朝亦被罢免职务，吴育则退回到给事中的位置，负责抄发章疏，稽查违误驳正政令迷失事宜。事隔不久，吴育又被派到蔡州(今河南汝南)任知州去了。

吴育在蔡州创置伍家相保法，即五家连保，以此查纠控制盗贼，维护社会治安。京城中有人报告朝廷说有一千多"妖人"在蔡州确山相聚，并指定了十名头领，朝廷接报立即命令宦官前去抓捕，宦官一到蔡州，不分青红皂白就要派兵抓人。吴育问："使者您想要抓到'妖人'回京汇报吗?"答："是的。"吴育又说："我在这里当父母官，虽然我没有智慧不够聪明，但在辖境内有上千人相聚也不该不知道。其实，这不过是乡民们召开的弘扬佛法的大会，以企求有个五谷丰登的好年景罢了，派一名巡捕，就可把这十人召来。倘若派大兵前去抓人，乡民惊慌害怕，一定弄得到处鸡犬不宁，还是请不要派兵去为好。"宦官使者赞成吴育的意见，吴育即派人将这十人召来州府。宦官把他们押送京城审问后，确认都是守法乡民，全部无罪释放。

不久，吴育又以资政殿学士的身份知河南府，再改陕州(今陕西陕县)知州。这时皇帝下诏征求大臣对刑狱的意见，吴育上疏议论说："先王聚拢礼帽上前后悬垂的玉串，用大如丸的黄绵球悬冠两边挡耳，目的是不愿意听不急之语，不愿听非议他人之言，若有人犯了罪，就将其交司法部门处置。杨仪曾作三司判官，近来对官员弹劾处置从御史台移到了都亭驿，经常由囚械议罪官员招摇过市，市人都不知该官犯了什么重罪而构成如此大狱，等到审讯结束后，才明白不过是一般案件而已，由此引得路人议论纷纷，搞得各级官吏人人自危，这能是爱护官吏，让他们注重个人声誉荣辱，表明朝廷宽厚之道吗?"为此，吴育调任礼部侍郎、知永兴军(治所在今西安市)，不久又被召回京城，兼任翰林院侍续学士，职在讲论文史，备皇帝顾问，因身体不适，吴育请求到政务清闲的州县为官。仁宗对大莹说："吴育刚强正直，可以大用，其缺点是嫉恶太过，容不下他人一点过失。"因此调任汝州知州，并赐宫廷御药给他治病。但吴育的病仍不见好转，他再次请求到闲散之地任官，为此，朝廷委任他为集贤院学士、西京留司御史台判官。按照惯例，京外御史台不过问民间事务，但当时张芝佐为河阳(今河南孟县西)知府，老百姓诉讼大多得不到及时判决，因而都到吴育办公的地方上诉，吴育审明案情的是非曲直后，把判词写在案子的末尾，张芝佐害怕吴育，就按他的判词结案。后来吴育又以资政殿学士兼翰林侍书学士的官衔知陕州，不久又提升为资政殿大学士，召回京城，委任为尚书省通判，职位略低于副尚书令。

一天，吴育在宫中伴读，仁宗谈到大臣们对他人的赞扬诋毁大都出于个人的爱憎时对吴育说，"你可要慎重呀!"吴育回答说："知而形之言，不若察而行之事。皇上的行动如同日月一样明亮，朝廷提升一人，要让人们都知道他的优点成绩，贬降一人，也要让人们都知道他的缺点错误，若此，正直公正之人就可以直立于朝廷，这是帝王最重要最基本的方略。"此后，仁宗几次要重用吴育，但因有谏官诬奏其在河南知府任内曾向老百姓放贷收息，而此事又一时查不清楚，吴育被重用的事也被搁置下来。过了好长时间，吴育才被改为宣徽南院使(与枢密副使相当，掌管内外及朝廷官员供奉，祭祀等事项)，任郧延路(治所延州)经略安抚使、判延州(今延安市)，掌该路的军事行政同时参与延州的民事行政事务。

此时，西夏虽然自己承认是宋的藩属，但却经常侵扰宋的边疆地区，抢劫财物，掳走人口，使那里的生产不能正常进行，老百姓终日不得安宁。为此，驻守并州(今山西太原)的庞籍想统帅士兵在边境上构筑城堡，以防备西夏的骚扰。吴育听说后很不赞成，他认为，庞籍等并不明确构筑城堡的涵义是什么，若筑有城堡，西夏人必然前来争夺，由此双方的战争将接连不断，那么受害的必然是麟州(治所在今陕西绥德西北)的百姓。为此，吴育将其意见用公文移送河东府(今太原)，又把他的手书送给庞籍，把自己对此事的奏疏报到朝廷，但是执政大臣不以为然，其奏疏未上报皇帝。不久西夏人果然来争夺黄河以东地区，宋朝猛将郭恩也做了西夏人的俘虏，为此，驻守太原的将领们都获罪被贬离职。

不久，吴育旧病复发，他上书朝廷请求不再主管边境地区的事务，要求免去其宣徽使的职衔。为此，朝廷让他以资政殿大学士、尚书右丞的官衔知河中府(治所在今山西永济县蒲州镇)，又改任河南知府。吴育病情好转后，又像平常一样紧张地处理起政务来，不久，吴育的病情再度恶化，因医治无效去世，享年五十五岁。他死后，朝廷赠其官为吏部尚书，谥号"正肃"，欧阳修专门为他撰写墓志铭。

吴育性格开朗，处事果断干练，他所制定的条规，简明易行而不可更改。他生性善辩，但从不轻易乱发议论，当他考虑成熟一旦把自己的见解公开出来，别人很难再说服他。他与人争论，辩理精当，逻辑清晰，思维敏捷，论据确凿，语气简明有力，使听众深信不疑，大都为其折服。