担任东京都副知事。2012年10月31日，因石原慎太郎请辞知事获准，猪濑开始代理知事一职，并宣布参与知事补选。同年12月16日当选东京都知事，猪濑获得了东京都知事选举的史上最高得票（433.9万票），为日本首位二战后出生的东京都知事，亦是自青岛幸男及石原慎太郎后第三位作家出身的东京都知事。2013年4月15日上午（美东时间），猪濑直树参观纽约地铁时表示：“东京的公共交通也将实施24小时运行。”2013年4月27日接受《纽约时报》访问时称：“伊斯兰教国家共通的只有真主阿拉，平时互相争吵，还有阶级区分。