В 1589 году Лев Сапега стал канцлером Великого княжества Литовского, главным представителем власти в Княжестве.
Теперь он полностью отвечал за внутреннюю и внешнюю политику, принимал и отправлял посольства, проводил сеймы всех уровней, отвечал за деятельность местных властей, правоохранительной системы, регулировал различные конфликты между ветвями власти. Ему подчинялись подканцлер, великий гетман, воеводы, каштеляны, подскарбии, маршалки, Трибунал и даже Всеобщий сейм. Канцлеру не подчинялась только экономическая жизнь Княжества, только король и великий князь раздавал земли, подписывал привилеи и грамоты для шляхты. Король назначал и духовных лиц. В 1590 году Сигизмунд III пытался назначить на освободившуюся вакансию виленского епископа поляка, но Лев Сапега вынес протест – согласно Статуту. Конфликт короля Речи Посполитой и великого канцлера продолжался десять лет, но виленским епископом стал выходец из Великого княжества Литовского. Лев Сапега писал, что «покой Отчизны своей до конца жизни сохранять буду».
Король был вынужден согласовывать все документы Великого княжества Литовского с его канцлером. Без визы и печати Льва Сапеги документы короля не имели юридической силы на территории Княжества. Великий канцлер постоянно находился в Вильне, периодически выезжал в Краков к королю. Работы у великого канцлера всегда было очень много. Он разбирал шляхетские конфликты, вел многочисленные дипломатические переговоры, занимался проблемами охраны границ, усовершенствовал и упорядочил архив Великого княжества Литовского. Великий канцлер всегда подчеркивал, что закон важнее силы.
По приказу великого канцлера в течение 1594–1607 годов были переписаны все книги Метрики Великого княжества Литовского, чтобы при их частом использовании они не пришли в негодность – именно благодаря этому уникальные документы дошли до наших дней. 556 томов Метрики, архива XIV–XVII веков, содержат записанные в хронологическом порядке все важнейшие исторические события в Великом княжестве Литовском.
В 1596 году на церковном соборе в Бресте Лев Сапега в звании королевского комиссара выступил в защиту унии между православием и католичеством. Национальную общую церковь в Великом княжестве Литовском, однако, создать не удалось, в княжестве активно действовали три конфессии. Сам Сапега строил католические, православные, униатские храмы, основывал при них школы, его типографии издавали много книг. Он объявлял: «Каждого, кто ссорит христиан, я сейчас вызываю на суд Божий страшный, и с ним о том на страшном суде Христовом судиться буду, и на суде ему это пусть не будет прощено».
В 1599 году, через пять лет после смерти первой жены, Лев Сапега женился на княжне Елизавете Радзивилл, дочери великого гетмана литовского.
После смерти московского царя Федора Ивановича в 1598 году Лев Сапега предложил московским боярам кандидатом в цари Сигизмунда III, но царем стал Борис Годунов. Сигизмунд захотел получить и корону Швеции – своей родины. Великое княжество Литовское ждала новая война. Чтобы не воевать на два фронта, необходимо было договориться с Москвой.
В начале октября 1600 года во главе посольства из тысячи человек Лев Сапега отправился в Москву. Он вез с собой предложения по созданию унии трех славянских государств. В Европе действовала Католическая лига, фактически уже был создан протестантский союз, во главе мусульманского мира стояла султанская Турция. Уже началась в Балтии война Швеции и Речи Посполитой, военные действия вот-вот могли начаться и на землях Великого княжества Литовского. Лев Сапега вполне продумал объединение трех славянских государств. Он предложил Москве:
Государи и дворяне союзных государств должны быть «в союзе и вечной нераздельной братской любви». Союзники не заключают договоров, вредным братским государствам, их внешняя политика должна быть согласована, в случае военной угрозы государства помогают друг другу.
Завоеванные сообща земли должны принадлежать тому государству, которое «имеет на них права». Если ранее новые земли были чужие, то их надо было поделить или владеть ими сообща.