Ele também enunciou os objetivos da "revolução democrática e popular" com as tarefas de erradicar a corrupção, a luta contra a degradação ambiental, o empoderamento das mulheres, e aumentar o acesso à educação e cuidados de saúde, com o objetivo maior de eliminar resquícios da dominação colonial francesa. Durante o curso de sua presidência, Sankara implementou com sucesso programas que muito reduziram a mortalidade infantil, aumentaram as taxas de alfabetização e freqüência escolar, aumentaram o número de mulheres que ocupam cargos governamentais. Seu governo tentou abolir também os privilégios tribais e baniu as mutilações genitais, os casamentos forçados e a poligamia. Além disso, foi bem sucedido em promover campanhas contraceptivas e vacinações infantis. Na frente ambiental, somente no primeiro ano de sua presidência, 10 milhões de árvores foram plantadas, em um esforço para combater a desertificação. No primeiro aniversário do golpe que o havia levado ao poder, ele mudou a bandeira, o hino e o nome de República do Alto Volta para Burkina Faso, o que significa aproximadamente "terra de pessoas honestas (ou íntegras)" em mossi e dyula, duas línguas indígenas mais faladas do país. Ao longo de seus quatro anos no poder, Sankara pregou auto-suficiência econômica de Burkina Faso.

Apesar dos grandes avanços que foram feitos, houve forte oposição interna, em parte por causa dos problemas econômicos e às políticas sociais mais progressistas do governo que desagradavam os setores mais conservadores, e também de países vizinhos, especialmente Costa do Marfim e Togo, além de França e Estados Unidos. Sua administração foi perdendo apoio popular e também cresceram conflitos internos dentro de seu governo, até que em 15 de outubro de 1987, Sankara foi assassinado em um golpe de Estado liderado pelo aliado Blaise Compaoré e dois outros ex-colaboradores. Esta versão também foi confirmada por outros testemunhos liberianos que acusa também os serviços secretos franceses e a CIA pela morte de Thomas Sankara.