沃伦寻求共和党的提名参选，但共和党最终提名了德怀特·艾森豪威尔。 1953年，美国第34任当选总统艾森豪威尔任命厄尔·沃伦作为第14任美国最高法院首席大法官。 在担任首席大法官期间，沃伦领导的最高法院成为了美国自由主义、进步主义的堡垒，作出了确立美国“一人一票”民主普选制、禁止种族隔离、推广权利法案、政教分离、逮捕程序改革（米兰达警告）、抗击麦卡锡主义、保障言论自由、保障婚姻自由等众多里程碑式的判决，他还协助废除了美国的种族隔离法——吉姆·克劳法。1969年6月，厄尔·沃伦从最高法院正式退休，由联邦上诉