Ganjar kemudian kembali menduduki kursi DPR pada periode 2009-2013. 

Di sini, dia mematangkan kritikan periode kedua kepemimpinan SBY, salah satunya terlibat menjadi tim ad hoc DPR untuk mengusut kasus Bank Century. 

Habis masa jabatannya di DPR, Ganjar ditugaskan PDI-P maju dalam pemilihan Gubernur Jawa Tengah periode 2013-2018. 

Saat itu, Ganjar dipasangkan dengan Heru Sudjatmoko yang sebelumnya menjabat sebagai Bupati Purbalingga. 

Dia menang dengan suara 48,82 persen rakyat Jawa Tengah, meninggalkan petahana Bibit Waluyo-Sudijono Satroatmodjo yang memperoleh 30,26 persen suara. 

Kata Ganjar, kemenangannya didorong tiga faktor; kekuatan partai yang solid dan efektif, dukungan sukarela, dan kehendak masyarakat yang ingin perubahan.