Il Sindaco metropolitano è di diritto il Sindaco del Comune capoluogo. Rappresenta l'Ente, convoca e presiede il Consiglio metropolitano e la Conferenza metropolitana, sovrintende al funzionamento dei servizi e degli uffici e all'esecuzione degli atti; esercita le altre funzioni attribuite dallo Statuto.
Il Sindaco metropolitano può nominare un Vice Sindaco, scelto tra i Consiglieri metropolitani, stabilendo le eventuali funzioni a lui delegate e dandone immediata comunicazione al Consiglio. Il Vice Sindaco esercita le funzioni del Sindaco in ogni caso in cui questi ne sia impedito.
Qualora il Sindaco metropolitano cessi dalla carica per cessazione dalla titolarità dell'incarico di Sindaco del proprio Comune, il Vice Sindaco rimane in carica fino all'insediamento del nuovo Sindaco metropolitano.
Il Sindaco metropolitano può altresì assegnare deleghe a Consiglieri metropolitani, nel rispetto del principio di collegialità, secondo le modalità e nei limiti stabiliti dallo Statuto.

Dal 9 dicembre 2024, a seguito della sua elezione alla carica di Presidente della Regione Liguria, Marco Bucci è decaduto dalla carica di Sindaco di Genova e, di conseguenza, anche da quella di Sindaco metropolitano. Dalla stessa data le funzioni di Sindaco metropolitano sono esercitate dal Vice Sindaco metropolitano, Antonio Segalerba.