W wyborach samorządowych w 2006 kandydował na urząd prezydenta Białegostoku jako bezpartyjny z rekomendacji Platformy Obywatelskiej. W pierwszej turze wyborów uzyskał 48,49% poparcia (42 889 głosów). W drugiej turze, w której zmierzył się z kandydatem Prawa i Sprawiedliwości Markiem Kozłowskim, wygrał wybory, zdobywając 67,25% poparcia (53 018 głosów). Obowiązki na tym stanowisku objął 5 grudnia 2006 po złożeniu ślubowania.
W wyborach samorządowych w 2010 uzyskał reelekcję (również jako bezpartyjny kandydat z ramienia PO), wygrywając w pierwszej turze z poparciem na poziomie 68,53% (64 909 głosów).
W wyborach samorządowych w 2014 został po raz trzeci wybrany na urząd prezydenta Białegostoku, startując z własnego komitetu wyborczego z poparciem PO. W pierwszej turze uzyskał 49,37% głosów, natomiast w drugiej turze otrzymał 63,76% głosów, wygrywając z kandydatem PiS Janem Dobrzyńskim.
W wyborach samorządowych w 2018 z powodzeniem ubiegał się o reelekcję z rekomendacji Koalicji Obywatelskiej, otrzymując w pierwszej turze 56,21% głosów. Również w 2024 wygrał w pierwszej turze z wynikiem 53,32% głosów.