Le 4 mars 2004, elle fut proposée conjointement par la SPD et les Verts pour la présidence de la République. À ce titre, elle affronta le 23 mai Horst Köhler, candidat de la CDU, de la CSU et de la FDP, qui l’emporta. Comme on s’y attendait, Gesine Schwan a été battue dès le premier tour de scrutin par Horst Köhler qui, avec 604 voix, a obtenu une voix de plus que la majorité absolue. De son côté, sa rivale a recueilli 589 voix, résultat qui indiquerait que 10 voix du camp adverse (CDU/CSU/FDP) ont voté pour elle, ce qui constitue une petite victoire morale. Sa candidature a attiré l’attention sur elle.
Le 23 mai 2009, de nouveau candidate, elle obtient 503 voix du collège électoral et échoue donc pour la deuxième fois dans la course à la présidence. Horst Köhler, le président sortant, est en effet reconduit dès le premier tour de scrutin avec les voix de 613 délégués sur les 1 224 que compte le collège électoral.