Bloomberg ble valgt til borgermester i 2001 etter Rudy Giuliani. Bloomberg hadde vært medlem av Det demokratiske parti hele sitt liv, men stilte til valg som medlem av Det republikanske parti, angivelig for å unngå demokratenes fullsatte primærvalg. Bloomberg var en meget liberal republikaner; han er tilhenger av selvbestemt abort og retten til å inngå homofile ekteskap. Han beseiret den mer konservative puertoricaneren Herman Badillo i republikanernes primærvalg for å kunne stille til hovedvalg. I hovedvalget slo han demokraten Mark J. Green. I 2005 ble han gjenvalgt med historisk margin. 19. juni 2007 meldte han seg ut av Det republikanske parti.