รัฐบาลพระยาพหลฯแพ้เสียงในการทำข้อตกลงต่างประเทศเรื่องโควตาค้ายางเมื่อวันที่ 13 กันยายน พ.ศ. 2477 ในคืนวันเดียวกันพระยาพหลฯจึงได้ลาออกจากตำแหน่งนายกรัฐมนตรี และในการประชุมสภาในวันรุ่งขึ้นคือวันที่ 14 กันยายน ที่ประชุมสภายังได้เสนอชื่อพระยาพหลฯให้กลับเข้ามาเป็นนายกรัฐมนตรีอีก แสดงว่าคนที่อยากเป็นนายกฯแทนน่าจะยังไม่พร้อมที่จะปรากฏตัว แต่พระยาพหลฯก็มิได้ยอมรับตำแหน่ง ท่านได้บอกให้สภาฯไปหาคนอื่นมาเป็น เมื่อเป็นดังนี้ พระยาศรยุทธเสนีประธานสภาจึงได้ไปเฝ้าท่านผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ กรมพระนริศรานิวัดติวงศ์ ทูลให้ทราบถึงปัญหาว่า พระยาพหลฯไม่ยอมรับเป็นนายกรัฐมนตรี ผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ได้มีพระราชโทรเลขไปกราบบังคมทูลพระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัวที่ขณะนั้นเสด็จไปพักรักษาตัวอยู่ที่ประเทศอังกฤษ ปรากฏว่าท่านผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ได้รับพระราชโทรเลขจากพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวในวันที่ 17 กันยายน พ.ศ. 2477 มีความว่าขอให้พระยาพหลพลพยุหเสนารับตำแหน่งเป็นนายกรัฐมนตรีต่อไป พระยาพหลฯจึงยอมรับตำแหน่งนายกรัฐมนตรี

อีก 9 วันต่อมา รัฐบาลพระยาพหลฯก็ฟื้นคืนชีพ เมื่อได้มีพระบรมราชโองการ ตั้งพระยาพหลฯเป็นนายกรัฐมนตรี ในวันที่ 22 กันยายน พ.ศ. 2477 ในรัฐบาลใหม่นี้ นายกรัฐมนตรีดำรงตำแหน่งเป็นรัฐมนตรีว่าการกระทรวงการต่างประเทศด้วยมีนายพันเอกหลวงพิบูลสงครามเป็นรัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม นับเป็นครั้งแรกที่หลวงพิบูลฯขึ้นมาเป็นรัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม แทนพระยาพหลฯ ตอนนั้นถือว่านายทหารทหารที่มีอำนาจมากน่าจะเป็นหลวงพิบูลสงครามนั่นเอง เพราะมีตำแหน่งเป็นผู้ช่วยผู้บัญชาการทหารบกฝ่ายยุทธการ ที่คุมกำลัง แม้พระยาพหลฯจะเป็นผู้บัญชาการทหารบกอยู่ตามเดิมก็ตาม นอกจากนี้หลวงพิบูลฯยังคงตำแหน่งผู้บังคับการทหารปืนใหญ่ซึ่งเป็นกองบังคับการสำคัญหนึ่งใน 3 ของกองทัพบก ยิ่งไปกว่านั้นบรรดานายทหารระดับผู้บังคับกองพันที่คุมหน่วยทหารสำคัญในเมืองหลวงก็ล้วนเป็นพวกหลวงพิบูลฯเพียงแต่ว่าแปลก ที่รองผู้บัญชาการทหารบกขึ้นมาเป็นรัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหมที่เป็นผู้บังคับบัญชาโดยตรงของผู้บัญชาการทหารบก ซึ่งเป็นนายกรัฐมนตรี สำหรับคนอื่น ก็มีหลวงประดิษฐ์มนูธรรม เป็นรัฐมนตรีว่าการกระทรวงมหาดไทย และนายพลเรือตรี พระยาศรยุทธเสนี ที่ลาออกจากประธานสภาฯ มาเป็นรัฐมนตรีว่าการกระทรวงการเศรษฐการ แทนพระสารสาสน์พลขันธ์ เจ้าของเรื่องสัญญาโควตาค้ายางที่ทำให้รัฐบาลแพ้เสียงในสภาฯ ที่น่าสังเกตอีกอย่างก็คือในคณะรัฐมนตรีชุดก่อนมีผู้แทนราษฎรที่มาจากการเลือกตั้งเป็นรัฐมนตรีอยู่ 2 ท่าน คือ พระยาสมันตรัฐบุรินทร์ ผู้แทนราษฎรจากจังหวัดสตูล ภาคใต้ กับพระดุลยธารณปรีชาไวท์ผู้แทนราษฎรจากจังหวัดเชียงราย ภาคเหนือ ในคณะรัฐมนตรีใหม่นี้ พระดุลยธารฯยังคงเป็นรัฐมนตรีอยู่แต่พระยาสมันตรัฐฯพ้นตำแหน่งไป โดยได้ผู้แทนราษฎรจากจังหวัดสมุทรสาคร ขุนสุคนธวิทยศึกษากรจากภาคกลาง กับ ขุนสมาหารหิตะคดี ผู้แทนราษฎรจังหวัดพระนคร มาเป็นรัฐมนตรี อีกตำแหน่งที่มีการเปลี่ยนแปลงคือ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงการคลัง ซึ่งเจ้าพระยาศรีธรรมาธิเบศ ดำรงตำแหน่งอยู่ พระยาพหลฯก็เปลี่ยนให้พระยามานวราชเสวี ผู้ซึ่งเป็นน้องชายเจ้าพระยาศรีฯให้ไปเป็นรัฐมนตรีคลังแทนและเมื่อพระยาศรยุทธฯออกจากประธานสภาฯแล้ว สภาผู้แทนราษฎรก็เลือกเจ้าพระยาศรีธรรมทาธิเบศ ให้เป็นประธานสภาผู้แทนราษฎรแทน และอีกสองวันต่อมานายกรัฐมนตรีก็นำคณะมนตรีชุดใหม่เข้าแถลงนโยบายต่อสภาฯโดยจบการแถลงของนายกรัฐมนตรีที่น่าสนใจเอาไว้ว่า

“รัฐบาลนี้จะดำเนินการเป็นผลสำเร็จเพียงใดย่อมแล้วแต่พระบรมราชานุเคราะห์ ขององค์ประมุข และความช่วยเหลือร่วมมือของสภาผู้แทนราษฎร ตลอดทั้งอาณาประชาชน…”

กลับมาเป็นนายกรัฐมนตรีใหม่อีกครั้ง ก็มิได้หมายความว่ารัฐบาลพระยาพหลฯจะมั่นคง