1989年5月（八九民运中期），部分学生于天安门前开始绝食抗议。据《李鹏六四日记》记载，在李鹏宣布戒严，准备实施武力镇压学生时，温家宝表态坚决支持中央的决定，5月下旬，时任中共中央总书记的赵紫阳为抵制军队戒严，决定依照《中华人民共和国宪法》将事件移交给全国人大常委会解决，为此赵紫阳要求中共中央办公厅立即电传在美国访问的全国人大常委会委员长万里回国；而温家宝并未执行命令，将电报提交中共中央政治局常委会否决，从而为延缓万里回国和调集军队进行镇压起了关键作用。5月20日凌晨4时许，温家宝以中共中央办公厅主任的身份，陪同时任中共中央总书记的赵紫阳到天安门广场要求学生停止绝食活动。学运不久后演变为六四事件，赵紫阳因为在这场学生运动中的表现受到了党内谴责并被撤职；而温家宝并没有受到影响，继续担任中央办公厅主任直到1993年。1993年，开始负责农业和农村工作，出任中共中央农村工作领导小组副组长。