Prezydent Warszawy Od 18 listopada 2002 do 22 grudnia 2005 zajmował stanowisko prezydenta miasta stołecznego Warszawy, wybranego w pierwszych wyborach bezpośrednich przeprowadzonych w dniach 27 października i 10 listopada 2002 z ramienia PiS. W pierwszej turze otrzymał 49,58% głosów, w drugiej zaś pokonał kandydata koalicji SLD-UP Marka Balickiego, uzyskując 70,54% głosów. W trakcie kampanii wyborczej po spotkaniu z wyborcami użył wobec jednego z – zdaniem Lecha Kaczyńskiego zaczepiających go uporczywie – uczestników słów „spieprzaj, dziadu!”, które to sformułowanie było później wykorzystywane m.in. przez satyryków. Lech Kaczyński zrezygnował z funkcji na sesji rady miasta 22 grudnia 2005, w przeddzień objęcia urzędu prezydenta, lecz dopiero 8 lutego 2006, uchwałą zdominowanej przez PiS rady miasta, stwierdzono wygaśnięcie jego mandatu.
Podczas jego kadencji zorganizowano obchody 60. rocznicy wybuchu powstania warszawskiego. Przy tej okazji prezydent w lipcu 2004 otworzył Muzeum Powstania Warszawskiego.