民调获胜，代表民进党参选嘉义县县长，而何嘉荣也因官司定谳而丧失参选资格，再于选举中击败国民党的翁重钧，完成嘉义县县长的首次政党轮替。2002年，当选民进党中央执行委员。2005年，获得民进党提名，角逐连任嘉义县县长当选。在县长任内曾推动包含故宫南院、长庚医院嘉义分院、台湾高速铁路嘉义车站设站等众多重大建设。而其在民进党党内对中国事务的见解属于改革开放派。2008年，在主席蔡英文访问美国期间被委任代理党主席一职。2010年，因张花冠参选嘉义县长选举辞去立委，陈明文参加嘉义县山区立法委员补选