林佳龍2018年11月尋求連任台中市長，結果以21萬之差輸給國民黨盧秀燕；次年1月接受行政院長蘇貞昌邀請，出任交通部長，任內林佳龍曾召集北北基三市首長共商軌道路網整合，也提出高鐵延伸至宜蘭、屏東的規劃。
然2021年4月2日408次太魯閣號在花蓮清水隧道前出軌，釀下台鐵史上最慘事故，49人死亡、300餘人受傷，林佳龍因太魯閣號事故，擔起政治責任、辭職；2022年1月5日，林佳龍受蔡英文特聘為無任所大使，當時國民黨痛批是政治酬庸，實際上無任所大使為榮譽職並無給職。
2022年4月林佳龍表態參選台北市長，其後率先提出台北首都圈的12門願景，展現選的堅定意志，面對蔡英文多次徵詢參選新北市長，林佳龍都拒絕。選前4個月（7月），林佳龍被說服改戰新北市，媒體並引述正國會人士說法報導，蔡英文答應若林選的不錯，有機會選後擔任行政院長，當時總統府及林佳龍競選辦公室都出聲明駁斥。
林佳龍的戰場急轉彎，惹來國民黨砲轟質疑林無心選新北市長，改戰旨在拚選後入閣，並檢視他過去承諾，包括2018年曾說選後絕對不會離開台中市，結果去接交通部長；九合一選舉講了24次不選新北市長，最後還是接受民進黨徵召，國民黨批評林誠信有問題。
新北市長選舉結果，林佳龍慘輸國民黨侯友宜45.8萬票，且票數在新北市29行政區通通落後，相較2018年蘇貞昌參選新北市長，落後29萬票，林佳龍這次戰績更為慘烈，拉大新北的藍綠差距。
林佳龍2次參選落敗後，都曾表達要沉潛、調整步伐，不過沉潛1、2個月，即又步步高升，蔡英文日前二度徵詢林佳龍接任總統府祕書長的意願，林佳龍昨天點頭答應接下，並將於下周正式接棒李大維。
