日确定胜出，第二阶段的在野整合民调与无党籍的柯文哲皆赢过国民党提名的连胜文，但因柯文哲领先幅度较大，故遵照两阶段民调规则，输给柯文哲并担任其竞选台北市长后援会总会长，而柯文哲也以过半得票率大胜国民党提名的连胜文；2016年寻求立委连任，以近六成得票大胜国新共推的四届市议员潘怀宗，为民进党自单一选区两票制施行以来首次在台北市夺下最高票立委当选人的宝座。2018年代表民进党参选台北市长。同年4月22日发起举办「机蛋大游行」，又称「柯黑大游行」，其后因现场人数的统计引发争议。在竞选期间因选情未见起色，11月1