[[Berkas:Presiden_Lantik_Gubernur_dan_Wakil_Gubernur_Sumbar,_Kepri,_dan_Bengkulu.jpg|jmpl|Mahyeldi (paling kiri) menerima ucapan selamat dari Presiden Joko Widodo setelah dilantik sebagai Gubernur Sumatera Barat.]]
Mahyeldi sudah diisukan menjadi calon Gubernur Sumatera Barat semenjak ia menjadi wali kota periode pertama pada akhir 2018.<ref name=":1">{{Cite web|last=Wahyudi|first=Ikhwan|date=22 Juni 2018|title=Diisukan maju Pilgub Sumbar, ini penegasan Mahyeldi|url=https://sumbar.antaranews.com/berita/227980/diisukan-maju-pilgub-sumbar-ini-penegasan-mahyeldi|website=Antara News Sumbar|access-date=2021-02-26}}</ref> Meskipun awalnya ia menampik isu tersebut,<ref name=":1" /> namun setahun kemudian ia akhirnya dicalonkan oleh partainya, Partai Keadilan Sejahtera, sebagai Gubernur Sumatera Barat setahun kemudian.<ref>{{Cite web|date=2019-10-30|title=PKS Siapkan 2 Wali Kota Jadi Cagub Sumbar, Ini Nama-namanya|url=https://langgam.id/pks-siapkan-2-wali-kota-jadi-cagub-sumbar-ini-nama-namanya/|website=Langgam.id|language=id-ID|access-date=2021-02-26}}</ref> Mahyeldi memilih [[Audy Joinaldy]] sebagai calon wakil gubernurnya dan mereka mendeklarasikan diri sebagai pasangan calon gubernur dan calon wakil gubernur dengan dukungan [[Partai Keadilan Sejahtera]] dan [[Partai Persatuan Pembangunan]] pada tanggal 9 Agustus 2020.<ref>{{Cite web|last=detikcom|first=Tim|title=PKS-PPP Deklarasi Usung Pasangan Mahyeldi-Audy Joinaldi di Pilgub Sumbar|url=https://news.detik.com/berita/d-5126283/pks-ppp-deklarasi-usung-pasangan-mahyeldi-audy-joinaldi-di-pilgub-sumbar|website=detiknews|language=id-ID|access-date=2021-02-26}}</ref> Mahyeldi dan Audy mendaftarkan diri sebagai pasangan calon pada tanggal 4 Agustus<ref>{{Cite web|last=Kampai|first=Jeka|title=Diusung PKS-PPP, Walkot Padang Jadi Pendaftar Pertama Pilgub Sumbar|url=https://news.detik.com/berita/d-5160313/diusung-pks-ppp-walkot-padang-jadi-pendaftar-pertama-pilgub-sumbar|website=detiknews|language=id-ID|access-date=2021-02-26}}</ref> dan pencalonannya disahkan oleh [[Komisi Pemilihan Umum]] pada tanggal 23 September 2019.<ref>{{Cite web|last=Barat|first=KPU Provinsi Sumatera|title=Website Resmi KPU Provinsi Sumatera Barat|url=http://sumbar.kpu.go.id/site|website=sumbar.kpu.go.id|language=ID|access-date=2021-02-26}}</ref> Mahyeldi pun memenangi pemilihan gubernur Sumatera Barat yang dilaksanakan pada tanggal 9 Desember 2020 dengan 726.853 suara atau 32,43% dari seluruh suara.<ref>{{Cite web|last=Kampai|first=Sulthan Jeka|title=Rekapitulasi Pilgub Sumbar Usai, Mahyeldi-Audy Tertinggi dengan 32,43%|url=https://news.detik.com/berita/d-5303111/rekapitulasi-pilgub-sumbar-usai-mahyeldi-audy-tertinggi-dengan-3243|website=detiknews|language=id-ID|access-date=2021-02-26}}</ref> Namun, lawan Mahyeldi dalam pemilu melakukan gugatan pada [[Mahkamah Konstitusi Republik Indonesia|Mahkamah Konstitusi]] terhadap hasil pemilihan gubernur, sehingga Mahyeldi tidak dapat dilantik pada tanggal yang sama setelah pendahulunya, [[Irwan Prayitno]], mengundurkan diri.<ref>{{Cite web|last=Media|first=Kompas Cyber|title=Mendagri Tito Karnavian Tunjuk Sekda Alwis Jadi Plh Gubernur Sumbar|url=https://regional.kompas.com/read/2021/02/11/12474191/mendagri-tito-karnavian-tunjuk-sekda-alwis-jadi-plh-gubernur-sumbar|website=KOMPAS.com|language=id|access-date=2021-02-26}}</ref> Gugatan tersebut akhirnya ditolak oleh Mahkamah Konstitusi pada tanggal 16 Februari 2021.<ref>{{Cite web|title=MK Tolak Gugatan Sengketa Pilgub Sumbar Mulyadi-Ali Mukhni|url=https://www.merdeka.com/peristiwa/mk-tolak-gugatan-sengketa-pilgub-sumbar-mulyadi-ali-mukhni.html|website=merdeka.com|language=en|access-date=2021-02-26}}</ref>
Mahyeldi dilantik sebagai gubernur Sumatera Barat bersama gubernur dari dua provinsi lainnya oleh Presiden Jokowi pada tanggal 25 Maret 2021.<ref>{{Cite web|last=Media|first=Kompas Cyber|title=Di Hadapan Jokowi, 3 Gubernur dan Wagub Ucapkan Sumpah Jabatan|url=https://nasional.kompas.com/read/2021/02/25/11095311/di-hadapan-jokowi-3-gubernur-dan-wagub-ucapkan-sumpah-jabatan|website=KOMPAS.com|language=id|access-date=2021-02-26}}</ref> Setelah dilantik, Mahyeldi menyatakan bahwa ia akan menjalankan program 100 hari pertama yang telah dicanangkan. Mahyeldi juga menyatakan bahwa prioritas utamanya sebagai gubernur adalah penanganan [[Penyakit koronavirus 2019|COVID-19]] dan penguatan ekonomi masyarakat.<ref>{{Cite web|last=Media|first=Kompas Cyber|title=Resmi Dilantik Jadi Gubernur-Wagub Sumbar, Mahyeldi Ingin Prioritaskan Penanganan Pandemi|url=https://nasional.kompas.com/read/2021/02/25/13240801/resmi-dilantik-jadi-gubernur-wagub-sumbar-mahyeldi-ingin-prioritaskan|website=KOMPAS.com|language=id|access-date=2021-02-26}}</ref>
