竞选国会议员均遭失败，但他在2010年成功当选城南市市长，并在2014年获得连任。在城南市任上，李在明偿清了前任留下的高额债务，推动福利政策，创设市民股东企业，鼓励市民生育。由于推迟偿还债务和扩大福利政策，他两次与朴槿惠的中央政府发生摩擦，李在明亲自前往首尔光化门广场绝食抗议，希望阻止国会立法，他因此成为韩国史上首位上街示威的民选市长。为提高市政府大楼的利用率，他将楼内部分空间改建、向市民开放，成为韩国史上首位将政府大楼改为公众空间的市长。2017年韩国总统大选，李在明本不是热门候选人。崔顺实事件之后，