Bei den Wahlen am 5. September 2005 wurde Ghalibaf zum 57. Oberbürgermeister der Stadt Teheran gewählt und war damit Nachfolger von Mahmud Ahmadinedschad in diesem Amt. Er erhielt 8 von 15 Stimmen des wählenden Rates. Nach zunehmenden innenpolitischen Schwierigkeiten von Ahmadinedschad, wurde von Beobachtern eine erneute Beteiligung Ghalibaf an der Präsidentschaftswahl 2009 erwartet, die jedoch nicht eintrat. Bei der Präsidentschaftswahl 2013 trat Ghalibaf erneut an.