پس از عزل بنی صدر و فرار وی از کشور، مردم برای انتخاب رئیس جمهور جدید آماده می شدند. مجموعاً هفتاد و یک نفر برای انتخابات ثبت نام کردند که شورای نگهبان از بین آن‌ها صلاحیت چهار نفر یعنی عباس شیبانی، علی‌اکبر پرورش، حبیب‌اللّه عسکراولادی و محمدعلی رجایی را تأیید و در تاریخ یکشنبه 21/4/1360 رسماً اعلام کرد. به‌دنبال ابلاغ تأییدیه شورای نگهبان طی اطلاعیه‌ای توسط وزارت کشور، فعالیت‌های تبلیغاتی نامزدهای ریاست‌جمهوری نیز رسماً شروع شد.
رجایی به خودی خود اعتقادی به نحوه‌ی انتخابات مرسوم در جامعه نداشت و دست به چنین کاری نیز نزد. او می‌گفت: «من معتقدم که این‌گونه تبلیغاتی که برای کاندیداها می‌شود، تبلیغات‌ناشی از نظام سرمایه‌داری است» و او آرزو داشت که روزی فرا برسد که تبلیغات انتخاباتی نیز مردمی بشود. با شروع زمان مجاز تبلیغات انتخاباتی، احزاب، جمعیت‌ها، گروه‌ها و کلاً نیروهای‌خط امام(س)، یکپارچه و با تمام امکانات به حمایت از رجایی پرداختند. به زودی دامنه این تبلیغات و حمایت‌ها به حدی گسترش یافت که پیشاپیش حدس زده می‌شد که در مرحله اول انتخابات با اکثریت بالایی برگزیده شود.
از جمله حامیان رجایی می‌توان به گروه های زیر اشاره کرد: حزب جمهوری اسلامی، جامعه‌ی مدرسین حوزه علمیه قم، جامعه‌ی روحانیت مبارز، سازمان مجاهدین انقلاب اسلامی، جامعه‌ی اسلامی دانشگاهیان،خانه‌ی کارگر، سازمان فجر اسلام، دفتر تحکیم وحدت، اتحادیه انجمن‌های اسلامی دانش‌آموزان، نهضت زنان مسلمان و ده‌ها نهاد انقلابی، انجمن و گروه دیگر. دومین انتخابات ریاست‌جمهوری در دوم مرداد 1360 برگزار گردید. روز پنجم مرداد ماه با شمارش آراء داخل کشور، محرز و مسلم شد که رجایی اکثریت مطلق رأی مردم را به خود اختصاص داده است.
شورای نگهبان در تاریخ 10/5/1360 صحت انتخابات را تأیید و اعلام کرد که رجایی با اکثریت مطلق آراء اخذ شده، یعنی13001761 رأی از 14763362 رأی به عنوان رییس‌جمهور انتخاب شده و این انتخاب‌مورد تأیید آن شورا می‌باشد. در همین روز وزارت کشور تأییدیه شورای نگهبان را به‌اطلاع امام خمینی(س) رساند.
روز یازدهم مرداد همزمان با عید فطر در حسینیه جماران، امام خمینی(س) حکم ریاست جمهوری رجایی را تنفیذ کرد. پس از تنفیذ حکم، رجایی نیز طی یک سخنرانی به دیدگاه‌های خود اشاره و تأکید کرد که در پاسخ به رأی قاطع و اعتماد بالای مردم به‌وی که در واقع رأی به اسلام است، در جهت جامه‌ی عمل پوشاندن به خواست‌های‌اسلامی و انقلابی مردم و ایجاد یک جامعه‌ی اسلامی، تمام تلاش خود را به‌کار خواهدگرفت و نخست‌وزیر را نیز از بین مطمئن‌ترین و با سابقه‌ترین عناصر انقلابی انتخاب‌خواهد کرد.
وی در دوازدهم مرداد 1360 در جلسه‌ی علنی مجلس شورای اسلامی، مراسم‌تحلیف را به جا آورد و بدین‌ترتیب با انجام تمام مراحل مقرر در قانون، رسماًرییس‌جمهور شد و از این روز به بعد در مقام ریاست‌جمهوری انجام وظیفه کرد. شهید رجایی مجموعا 28 روز به عنوان رئیس جمهور خدمت نمود و در 8 شهریور همان سال توسط منافقین به شهادت رسید.