2009年3月8日，英国广播公司报道未经证实的消息指金正恩亦成为最高人民会议候选人，被认为是金正日对朝鲜政治权力移交作准备。而随后的人民代表名单中并没有金正恩的名字；但他随后就任国防委员会一个中层职位。有消息人士指出，从2009年5月6日起，平壤的几所小学在停止正常授课后向学生教授《金正恩将军之歌》是“等于是正式公布继任者”。据韩国联合通讯社于6月2日报道，韩国国家情报院掌握了金正恩被确立为接班人的情报，并予以证实；另根据北朝鲜放送网站于同月22日报道表示北朝鲜全国各地的大型工厂纷纷召开隆重集会，并通报现任朝鲜劳动党总书记金正日的指示：将北朝鲜国家领导人法定继任权规定为第三子金正恩。

根据日本放送协会于2009年9月及韩国国家安全战略研究所所长南成旭在10月21日时透露，金正恩于2009年6月及7月时和金正日因军队编制问题而发生争执，因而令金正日决定暂停接班宣传计划，并把身为金正恩姑丈的朝鲜劳动党行政部部长张成泽排除在权力核心以减少金正恩在朝鲜的影响力。 
 

朝鲜人民军最高司令官金正日于2010年9月27日下达第0051号命令，任命金正恩为朝鲜人民军大将；而朝鲜劳动党代表会议于2010年9月28日的会议上，金正恩又被选为朝鲜劳动党中央军事委员会副委员长和朝鲜劳动党中央委员会委员；由于金正恩出任朝鲜劳动党中央军事委员会副委员长，军权仅次于金正日，因此被喻为“接班第一步”。

2010年9月27日，金正日任命三子金正恩为朝鲜人民军大将。此前金正恩还被选为朝鲜人民军党代表。

2010年9月28日，金正恩当选为朝鲜劳动党中央军事委员会副委员长。

2011年12月30日，朝鲜劳动党中央军事委员会副委员长金正恩被推举为朝鲜人民军最高司令官。

2012年4月11日，朝鲜劳动党第4次代表会议决定，将金正恩推举为朝鲜劳动党中央政治局委员、常委和党中央军事委员会委员长。本次会议还推举金正恩为朝鲜劳动党第一书记，将金正日“永远拥戴为朝鲜劳动党总书记”。

4月13日朝鲜第12届最高人民会议第五次会议推举金正恩为朝鲜国防委员会第一委员长。会议一致通过最高人民会议法令《关于批准朝鲜民主主义人民共和国社会主义宪法修订案》。修订案规定，金正日同志为“永远的朝鲜民主主义人民共和国国防委员会委员长”，增设国防委员会第一委员长，并规定“国防委员会第一委员长为朝鲜民主主义人民共和国最高领导人”。

朝鲜4月15日上午在首都平壤金日成广场举行阅兵式，纪念已故领导人金日成诞辰100周年。朝鲜最高领导人金正恩出席阅兵式，并首次发表公开讲话。朝鲜在阅兵中首次展示了无人机和远程导弹等武器，朝鲜国家最高领导人金正恩在主席台发表演讲时说，在伟大的朝鲜建国领袖金日成诞辰100周年举行盛大的阅兵式，是对朝鲜百战百胜精神的最大敬意与忠诚。他说，朝鲜拥有灿烂的历史，近代遭受列强入侵沦为殖民地，朝鲜现在正以“政治强国”开展火热的强盛国家建设，是跟随伟大领袖金日成和金正日主体革命思想英明领导的胜利。金正恩表示，朝鲜现在正处于重大的历史时机。朝鲜要永远坚持伟大领袖开创的“自主、先军、社会主义的道路”，争取新的胜利。他号召人民军永远跟随劳动党中央，遵循金正日的遗训，团结一心，以不败的信念，进行强盛国家建设。金正恩说：“在之前，民族的分裂和国家历史上出现的分裂问题，令我非常心痛，而今后我们将为了国家的统一而继续努力，为了民族能够早日进入一个新的强盛的时代而继续努力。”这是他就任最高领导人以后首次公开讲话。

金正恩2012年4月23日向中共中央总书记、中国国家主席胡锦涛回复贺电，强调朝鲜将“毫不动摇地加强和发展朝中友谊”。
电文中说：“我对您就我担任朝鲜劳动党第一书记、朝鲜国防委员会第一委员长的职务发来亲切的贺电深表感谢。”“毫不动摇地加强和发展朝中两国老一辈领导人缔造和培育的朝中传统友谊，是朝鲜党和政府的坚定不移的立场。"电文指出，"我相信，朝中友谊将本着两国人民的愿望，在双方的共同努力下继续得到良好发展。”电文最后表示：“借此机会，我祝愿中国人民在以您为总书记的中国共产党领导下，在建设社会主义和谐社会的事业中取得更大成就，并祝愿您身体健康、生活幸福。”