wygrał tym samym z Karelem Schwarzenbergiem. Urząd prezydenta objął 8 marca 2013.
W marcu 2017 ogłosił, że będzie ubiegał się o reelekcję w wyborach prezydenckich zaplanowanych na styczeń 2018. W pierwszej turze głosowania z 12 i 13 stycznia otrzymał 38,6% głosów, zajmując 1. miejsce wśród 9 kandydatów. Przeszedł do drugiej tury z Jiřím Drahošem, którego poparło 26,6% głosujących. W głosowaniu z 26 i 27 stycznia otrzymał 51,4% głosów, wygrywając ze swoim konkurentem i zapewniając sobie wybór na drugą kadencję. 8 marca 2018 został zaprzysiężony na kolejną pięcioletnią kadencję.
10 października 2021, dzień po wyborach parlamentarnych, został hospitalizowany, co czasowo uniemożliwiło mu wykonywanie obowiązków (w tym związanych z procedurą powołania nowego rządu). Ostatecznie 9 listopada tego samego roku misję utworzenia gabinetu powierzył Petrowi Fiali.
Urząd prezydenta sprawował do 8 marca 2023.
Życie prywatne Zamieszkał w miejscowości Nové Veselí, otrzymał jej honorowe obywatelstwo. Jego pierwszą żoną w latach 1971–1978 była Blanka Zemanová. Drugą żoną w 1993 została Ivana Zemanová. Ma syna Davida (z pierwszego małżeństwa) i córkę Kateřinę (z drugiego małżeństwa). Deklaruje się jako „tolerancyjny ateista”.