پس از مدتی به تهران بازگشت و اداره امور ضرابخانه و وزارت مسکوکات را به عهده گرفت؛ اما متهم به تقلب در ضرب سکه‌ها شد و به همین دلیل ضرابخانه را از او گرفتند. از این پس خانه‌نشین شد و به امور شخصی پرداخت تا این‌که در سال ۱۲۷۳ وزیر خزانه و گمرک شد و این سمت را تا سال ۱۲۷۵ حفظ کرد. محمدولی‌خان در زمان سلطنت مظفرالدین شاه، در سال ۱۲۷۷ حاکم گیلان شد که در مدت چهارسال حاکمی آن جا، خدمات رفاهی و آبادانی گسترده انجام داد. در سال ۱۲۸۸ به تهران احضار شد و سال بعد والی آذربایجان شد. در زمان ولیعهدی محمدعلی میرزا در تبریز، مدتی حکومت اردبیل و مشکین‌شهر و خلخال را داشت و پس از یک سال به تهران بازگشت وی مراحل ترقی را به سرعت پیمود و با تقدیم پیش‌کشی قابل ملاحظه‌ای، وزیر گمرک شد. محمدولی‌خان طی سال‌های متمادی پست‌های متعددی از قبیل حکمرانی گیلان، اردبیل و مشکین شهر را به عهده گرفت و از طرف مظفرالدین شاه، لقب سپهدار اعظم را دریافت کرد.

وی همچنین مدتی حاکم تهران بود و بر آزادی خواهان خشونت زیادی روا داشت. سپهدار هنگام مشروطه از رجال مستبد و خودکامه به‌شمار می‌رفت و با آزادی و مشروطیت دشمنی داشت؛ به‌طوری‌که با شنیدن نام مشروطه، حالش دگرگون می‌شد. وی که برای سرکوبی شورش آذربایجان راهی این خطه شده بود، وقتی که نتوانست کاری از پیش ببرد، راهی گیلان شد و انجمن عدالت را تشکیل داد. سپهدار درحالی‌که در ابتدا از طرفداران محمدعلی شاه بود، پس از چندی قصد فتح تهران کرد و پس از فتح پایتخت و خلع پادشاه، صدر اعظم ایران شد و همزمان وزارت جنگ و داخله را بر عهده داشت. سپهدار پس از سه بار نخست‌وزیری و درحالی‌که لقب سپهسالار اعظم را هم یدک می‌کشید، مدتی والی آذربایجان بود تا اینکه در کودتای اسفند ۱۲۹۹ ش در زمره توقیف شدگان قرار گرفت و مدتی را در زندان گذراند. وی در سال‌های آخر عمر به‌عنوان یک رجل برجسته در مراسم رسمی حضور می‌یافت تا اینکه بابت مالیات املاک وسیع خود، مبالغ هنگفتی بدهکار شد. سپهدار که هرگز سختی ندیده و عمری زیر بار این حرف‌ها نرفته و کسی از او مطالبه مالیات نکرده بود، چون عرصه را بر خود تنگ دید در شهریور ۱۳۰۵ ش در هشتاد سالگی با اسلحه کمری اش خودکشی کرد و در امامزاده صالح تجریش به خاک سپرده شد.

منبع: پژوهشکده باقرالعلوم