W 2010 r. został kandydatem SPD i Zielonych na stanowisko prezydenta Republiki Federalnej Niemiec. 30 czerwca 2010 Zgromadzenie Federalne Niemiec zebrało się, by dokonać wyboru prezydenta, które to stanowisko pozostawało nieobsadzone po rezygnacji Horsta Köhlera. Kandydowały cztery osoby: Joachim Gauck, Luc Jochimsen, Frank Rennicke, Christian Wulff. W dwóch pierwszych turach głosowania żaden z kandydatów nie uzyskał wymaganej większości. Gauck w obydwu turach zajął drugie miejsce zyskując odpowiednio 499 i 490 głosów. W trzeciej turze kandydatury Jochimsena i Rennickego wycofano. Prezydentem został wybrany Christian Wulff dostając 625 głosów, a Joachim Gauck otrzymał 494 głosy.
Prezydentura Wybór przez Zgromadzenie Federalne 18 marca 2012
Po ustąpieniu Christiana Wulffa z urzędu 17 lutego 2012 SPD ponownie zaproponowała kandydaturę Joachima Gaucka na prezydenta federalnego, którą poparł również Sojusz 90/Zieloni. 19 lutego 2012 kandydaturę poparła ponadto FDP, jednak CDU i CSU uznały jego kandydaturę za nie do zaakceptowania. Ostatecznie wieczorem tego samego dnia przystały na wybór Joachima Gaucka na prezydenta.