לאחר הבחירות ב-1981 מונה שרון לשר הביטחון בממשלתו של בגין. ביוזמתו ערך צה"ל את מבצע שלום הגליל, שנועד לחסל את תשתית המחבלים בדרום לבנון.
ב-16 בספטמבר 1982, יום לאחר ההתנקשות בנשיאה הנבחר של לבנון, בשיר ג'אמייל, אישר שרון את כניסת הפלאנגות למחנות הפליטים הפלסטינים בסברה ושתילה. בעקבות הטבח ההמוני שביצעו במחנות, בו מצאו את מותם מאות גברים נשים וילדים, הוקמה ועדת כהן. הוועדה מצאה את שרון אחראי לטבח, כיוון שלא נקט אמצעים שהיו בידו למנוע אותו. הוועדה המליצה כי יסיק מסקנות אישיות. שרון התפטר מתפקידו בפברואר 1983, אך נשאר בממשלה במעמד של שר בלי תיק.
שנים לאחר שהמבצע התפתח למלחמת לבנון, הואשם שרון כי הסתיר רבים מצעדיו, מראש הממשלה בגין. בין הטוענים כך גם היה בנו של בגין, השר לשעבר בני בגין.