2021年1月16日の党首選挙に出馬し、第1回目投票では385票で1位となり、380票で2位となったノルトライン＝ヴェストファーレン州首相のアルミン・ラシェットと共に決選投票に進んだ。投票の結果、メルツは466票の獲得にとどまり、581票を獲得したラシェットに逆転され新党首の座を逃した。