Begitu bergabung, Sandi langsung diberi jabatan menterang sebagai anggota Dewan Pembina Gerindra. Tak lama, dia naik jabatan sebagai wakil ketua dewan pembina partai berlambang garuda tersebut.
Belum genap dua tahun menggeluti politik, Sandi melenggang ke panggung Pilkada 2017. Diusung oleh Gerindra dan Partai Keadilan Sejahtera (PKS), Sandi mencalonkan diri sebagai Wakil Gubernur DKI Jakarta, mendampingi calon Wakil Gubernur Anies Baswedan.
Selain Anies-Sandi, Pilkada 2017 diramaikan oleh dua pasangan calon (paslon) lainnya, yakni Basuki Tjahaja Purnama (Ahok) dan Djarot Saiful Hidayat, serta pasangan Agus Harimurti Yudhoyono (AHY) dan Sylviana Murni.
Pilkada DKI putaran pertama dimenangkan oleh Ahok-Djarot. Sementara, Anies-Sandi di urutan kedua. Dua pasangan calon ini lantas maju ke pilkada putaran kedua.
Di putaran kedua, Anies-Sandi unggul dengan perolehan 3.240.987 atau 57,96 suara, jauh meninggalkan Ahok-Djarot yang mengantongi 2.350.366 atau 42,04 persen suara.
Tepat 16 Oktober 2017, Anies-Sandi dilantik sebagai Gubernur dan Wakil Gubernur DKI Jakarta masa jabatan 2017-2022 oleh Presiden Joko Widodo.
Namun, baru sekitar sepuluh bulan menjabat sebagai Jakarta-2, tepatnya Agustus 2018, Sandi pamit undur diri dari kursi Wakil Gubernur DKI. Dia hendak mendampingi Prabowo ke panggung Pilpres 2019 sebagai calon wakil presiden (cawapres).
Bersamaan dengan itu, Sandi juga keluar dari Gerindra. Langkah Sandi ini merupakan permintaan langsung Prabowo.
Manuver tersebut dilakukan agar Sandi bisa diterima oleh dua parpol pengusungnya pada Pilpres 2019, yakni Partai Amanat Nasional (PAN) dan Partai Keadilan Sejahtera (PKS). Sebab, jika Sandi tak hengkang dari Gerindra, capres-cawapres koalisi tersebut akan sama-sama berasal dari partai berlambang garuda itu.
Bersama Prabowo, Sandi pun berlaga di gelanggang Pilpres 2019. Namun, saat itu, dirinya dan Prabowo gagal lantaran kalah suara dari petahana Jokowi yang berpasangan dengan Ma'ruf Amin.
Prabowo-Sandi mengantongi 68.650.239 atau 44,50 persen suara, tertinggal jauh dari Jokowi-Ma’ruf yang mendapat 85.607.362 atau 55,50 persen suara.
Sandi mengaku, kekalahan pada Pilpres 2019 menjadi salah satu kekecewaan terbesar dalam hidupnya.
Lantaran tak terbiasa dengan sikap pesimistis, Sandi terlanjur percaya diri bahwa dirinya dan Prabowo saat itu akan memenangi pertarungan. Apalagi saat itu Sandi merasa sudah mendatangi banyak daerah di Indonesia.
"Yang paling berat memang pilpres, saya sampai sakit. Tapi setelah dirawat Alhamdulillah bisa pulih dan langsung cepat rebound-nya," katanya dikutip dari pemberitaan Kompas.com, 30 Agustus 2021.
Setelah rangkaian tahapan pilpres tuntas, pada pertengahan Oktober 2019 Sandi pun kembali bergabung bersama Gerindra.