波爾克曾在大選中提出，一旦當選，決不謀求連任，並提出當政後的四大工作目標：(一)降低關稅;(二)恢復獨立國庫制;(三)解決俄勒岡邊界問題;(四)取得加利福尼亞地區(當時爲墨西哥屬地，僅有幾千西班牙—墨西哥人，但美國移民在不斷增加)。爲了在任期屆滿前實現這些目標，他不遺餘力地緊張工作。他的副總統是著名的關稅保護主義者喬治·M·達拉斯，兩人雖在關稅問題上主張不一，但仍能很好合作。詹姆斯·布坎南(後爲第十五任總統)任國務卿，羅伯特·約翰·沃克任財政部長，喬治·班克羅夫特也是閣員，他們組成了一個精幹有力的內閣。波爾克在國會遇到強大的反對力量，其激烈程度爲歷屆總統任內所少見。參議院中，亨利·克萊是最激烈的反對者，範布倫及其一夥則持超然冷漠態度，在關鍵時刻不肯給予支持。但是，在內閣的支持下，波爾克的四項目標在任內次第實現。
降低關稅
波爾克就任後，爲了解決南方與北方長期以來的關稅糾紛，決定徹底改變關稅政策，着手起草新關稅法，並於1846年經國會正式通過。這項關稅法經常被人稱之爲自由貿易關稅，爲當時美國曆史上最低的關稅之一。
恢復獨立國庫制
1837年9月，第八任總統範布倫爲了應付當時國內經濟危機，向國會提出特別諮文，要求制定獨立國庫制度法，並授權發行臨時國庫券。1840年7月，獨立國庫法批准生效。但到1841年8月，第十任總統約翰·泰勒任內，獨立國庫法又被廢止。波爾克就任後，國會於1846年8月通過立法，恢復獨立國庫制。在華盛頓設立了國庫，並在幾個大城市設立了分庫。
解決俄勒岡邊界爭端
俄勒岡邊界問題是19世紀前期的一個外交問題，涉及俄勒岡境內從太平洋到落基山脈之間介於北緯42度到54度40分的那部分土地。這裏有通向太平洋的重要河道哥倫比亞河，有豐富的皮毛資源，早在1792年，美國的羅伯特·格雷上尉在太平洋沿岸同印第安人進行貿易期間，發現了哥倫比亞河。1805～1806年間，傑斐遜總統又派人越過落基山脈到達哥倫比亞河口，進行了第一次陸路考察。1811 年，美國太平洋皮毛公司在哥倫比亞河口設立貿易站。兩年後，這個貿易站又售給了加拿大西北公司。1821年，該公司又與英國赫德森灣公司合併。於是，俄勒岡成了英國的一個商業前哨據點，逐漸同美國發生了主權問題的衝突。兩國爲此不斷進行談判，最後達成了十年內兩國共同佔有俄勒岡地區的協議，到1827年，雙方又同意無限期地延長這一協議。
1840年，美國拓荒者大量進來，國內許多人都希望重新佔有俄勒岡。波爾克在大選中原主張“重新佔有”全部俄勒岡地區，上臺後即積極着手解決這個問題。1846年4月，國會通過兩院聯合決議，授權總統廢止1827年與英國簽訂的俄勒岡協議，終止兩國共同佔有俄勒岡地區的局面。當時美國正陷入同墨西哥的戰爭，英國也不願在俄勒岡問題上訴諸武力，兩國旋即進行了談判。波爾克考慮到英國在俄勒岡北部有大量投資利益，乃同意把俄勒岡北半部讓給英國，把北緯49度線(溫哥華島南端除外)定爲美國北部邊界線。兩國於6月15日在華盛頓重訂俄勒岡邊界條約，美國西部邊界推向太平洋的過程遂告完成。
兼併墨西哥一半領土
美墨戰爭表面上是由得克薩斯邊界爭端直接引起的，實質上是由於美國企圖侵吞墨西哥的土地。當時的情況是：自從得克薩斯脫離墨西哥宣告獨立後，先後得到美國、英國和法國等的承認，但墨西哥始終拒絕承認其獨立。
得克薩斯共和國還宣稱格朗德河爲其西部邊界線，這就加深了與墨西哥的矛盾。1843年8月，墨西哥總統針對美國醞釀合併得克薩斯的事實提出警告，聲稱美國如通過合併法案，將被視爲對墨西哥的宣戰，1844年4月12 日，美國與得克薩斯簽訂了合併條約，次年3月1日，國會兩院通過了合併條約。對此，墨西哥公使於1845年3月6 日，也就是波爾克正式就職的第三天，向美國提出嚴重抗議。3月28日，墨西哥宣佈與美國斷絕外交關係。波爾克支持得克薩斯所提出的邊界線要求，曾派出密使去墨西哥希望通過談判解決邊界線爭端，還授權在解決邊界線基礎上，向墨西哥提出購買墨西哥屬地加利福尼亞和新墨西哥問題。這個密使未獲墨西哥當局的接見，只得返回。同年12月，美國正式使得克薩斯成爲第二十八州，並規定邊界爭端由美國出面解決。1846年1月，波爾克政府下令扎卡里·泰勒將軍率部開往得克薩斯西部雙方有爭議的邊界地區，企圖強行以這一地區爲美國西部邊界。
美墨遂於4月25日發生軍事衝突。5月11日，波爾克向國會提出戰爭諮文，經過國會激烈的辯論後，美國於5月13日對墨西哥正式宣戰。當時美國國內擴張主義情緒高漲，許多人，特別是西部人，認爲太平洋是美國天然的西部邊界，並把它視爲打開對東方貿易的“金門”。波爾克的看法也是如此。他不僅想獲得得克薩斯，還想購買墨西哥屬地加利福尼亞和新墨西哥地區。戰爭爆發後，輝格黨與民主黨更加尖銳對立。民主黨支持政府，認爲戰爭是正當的，輝格黨反對，認爲戰爭不正當，並稱這場戰爭爲“波爾克的戰爭”。
戰爭歷時兩年，共有四個主要戰場，即得克薩斯西部地區、加利福尼亞地區、新墨西哥地區、墨西哥境內維拉克魯斯至墨西哥城地區。美軍自1846年5月進擊墨軍後，到這年年底先後佔領了墨西哥的蒙特雷城、加利福尼亞全境以及新墨西哥。但是墨西哥並未屈服。1847年2月23日，在著名的布埃納維斯塔戰役中，美軍大獲全勝。9月14日，美軍深入墨西哥，佔領了其首都墨西哥城。剎時間，美國國會及政府內外想要併吞整個墨西哥的叫喊甚囂塵上，由於國會內韋伯斯特等多數輝格黨人的一致反對，波爾克最後纔不得不決定進行和談。1848年2月2日美國與墨兩哥簽訂《瓜達盧佩-伊達爾戈條約》。戰爭遂正式結束。
根據條約，墨西哥承認以得克薩斯西部的格朗德河爲美墨兩國邊界，並以1500萬美元爲代價，將加利福尼亞一帶割讓給美國。這一地區包括美國今日西南部的絕大部分，即加利福尼亞州，新墨西哥州、亞利桑那州、內華達州、猶他州及科羅拉多和懷俄明兩州的一部分。美國得地達230多萬平方公里，約爲今日美國大陸的1/4。就擴張美國領土而言，波爾克的“功績”僅次於傑斐遜。
波爾克任內，除得克薩斯併入美國外，艾奧瓦於1846年12月28日加入美國，成爲第二十九州。威斯康星於1848年5月29日成爲美國第三十州。波爾克任內另一件事是1848年1月24日，詹姆斯·馬歇爾在加利福尼亞發現了金礦。年底，波爾克在最後一次國情諮文中證實了此事。一時舉國若狂，紛紛奔向金礦區，形成美國曆史上的“淘金熱”，這一狂熱至1849年達到最高潮。
