Powrócił w 1871 roku, walcząc jako dowódca armii wersalskiej i tłumiąc powstanie Komuny Paryskiej.

Został wybrany prezydentem III Republiki (powstałej na gruzach II Cesarstwa Napoleona III) po obaleniu Louisa Adolphe’a Thiersa. Podobnie jak jego poprzednik był zwolennikiem monarchii, ale w odróżnieniu od niego (zwolennika monarchii konstytucyjnej – orleańskiej) dążył do restauracji legitymistycznej i sam uważał się za „przejściowego przywódcę między powrotem Burbonów na ich prawowity tron”. Po dramatycznym głosowaniu w Zgromadzeniu Narodowym, w którym jego stronnictwo klerykalno-monarchistyczne przegrało zaledwie jednym głosem walkę o obalenie Republiki (głosem deputowanego polskiego pochodzenia, Mac Mahon miał na to powiedzieć: „Zawsze mówiłem, że nie należy ufać tym Polakom” – przy czym zapewne myślał o udziale Polaków w Komunie Paryskiej). Nie poddał się i przygotował w 1873 roku obwołanie hrabiego Chambord królem poprzez decyzję senatu, w którym miał większość, ale plan runął, gdy Chambord odmówił uznania trójkolorowej flagi republiki i współrządzenia z parlamentem. Mac Mahon zaczął wtedy, jak pokaźna część legitymistów, popierać restaurację cesarstwa Bonapartych z Napoleonem IV jako monarchą. Rok przed upływem swej siedmioletniej kadencji Mac Mahon podał się do dymisji (1879).