Susținut de Partidul Socialist Bulgar, a fost candidat la alegerile prezidențiale din 2016. La primul tur de scrutin s-a clasat pe primul loc cu 25,4 % din sufragii, în fața principalei sale oponente, Țețka Țaceva, președintă a Adunării Naționale și candidată din partea GERB, aflat la putere.[3] A câștigat al doilea tur de scrutin primind 59,4 % din sufragii, contra 36,2 % obținute de Țețka Țaceva și 4,5 % de voturi albe.[4][5]
A depus jurământul la 19 ianuarie2017 și și-a luat în primire funcțiile trei zile mai târziu. [6][7]
Alegerea lui Rumen Radev l-a făcut pe prim-ministrul Boiko Borisov (GERB), să-și prezinte demisia, după cum promisese înaintea alegerilor.[8] Rumen Radev l-a numit pe Ognean Gherdjikov să-l succeadă, în așteptarea alegerilor legislative anticipate din 2017.[9] Acestea au condus la victoria partidului de centru-dreapta GERB, ceea ce i-a permis lui Boiko Borisov să revină în fruntea guvernului.[10]