Buttigieg ble valgt til borgermester i South Bend i 2011 og ble innsatt 1. januar 2012. Han var da 29 år gammel. I 2013 ble han sammen med New Yorks borgermester Mike Bloomberg kåret til årets borgermester av GovFresh.com. Ved utgangen av sin første periode som borgermester hadde byen solgt unna 71 eiendommer. I 2014 tjenestegjorde han sju måneder i Afghanistan, som løytnant i United States Navy Reserve.