上任仅54天。2016年（平成28年）7月31日，东京都知事选举中，小池以291万2628票当选东京都知事，成为首位女性都知事。在同年8月2日就职。其后小池退出自民党。2017年1月，小池参与创建地方型政党「都民第一会」，在2017年7月举行的东京都议会选举，大获全胜，使得对手自由民主党落到二次大战后议席数最低的一次，东京自民党吃了次历史级的大败仗。2017年9月25日，面对安倍晋三所宣告的解散众议院提前改选，小池一方面批评安倍这次解散没有大义，同时又加紧国政政党的筹备脚步。之后小池组成了新的国政型