Pada 23 September 2016, Anies dicalonkan sebagai calon gubernur (Cagub) yang disandingkan dengan Sandiaga Uno, pengusaha dan politikus Partai Gerindra sebagai calon wakil gubernur (Cawagub).
Anies dan Sandiaga Uno diusung oleh Gerindra dan PKS memenangkan pemilihan umum gubernur DKI Jakarta tahun 2017 mengalahkan Basuki Tjahaja Purnama.
Pada 16 Oktober 2017, Anies dan Sandiaga dilantik dan mengangkat sumpah jabatan sebagai gubernur DKI Jakarta oleh Presiden Joko Widodo di Istana Merdeka, Jakarta.
Anies tidak melanjutkan sejumlah kebijakan Basuki, beberapanya seperti: rutin merekam rapat lalu mengunggahnya, yang tidak dilanjutkan oleh Anies karena menilai hal itu banyak mudharatnya;
Nama Anies Baswedan menjadi salah satu kandidat bakal calon Presiden Republik Indonesia setelah Andika Perkasa dan Ganjar Pranowo melalui Rapat Kerja Nasional Partai NasDem.
