L'8 Luglio 1978, al sedicesimo scrutinio (con 832 voti su 995), Sandro Pertini venne eletto settimo Presidente della Repubblica. 

Anni difficili, contrassegnati della crisi economica e della crisi politico-parlamentare seguita al fallimento dell'esperienza della solidarietà nazionale successiva al rapimento e delitto Moro. 

Al di là del ruolo politico-istituzionale svolto da Pertini - che nel corso del suo mandato conferì l'incarico al primo presidente del Consiglio laico, Giovanni Spadolini, e poi al primo socialista, Bettino Craxi - da questi anni emerse prepotentemente la sua personalità e umanità. Molto anziano, Sandro Pertini riuscì a riaccendere la fiducia degli italiani nelle istituzioni; egli viaggiò in Italia e all'estero rappresentando lo Stato in molte circostanze, liete e tragiche. 

Grande comunicatore, Pertini mise in evidenza anche in occasioni inevitabilmente ufficiali una straordinaria schiettezza e, al tempo stesso, un respiro consapevole e misurato che conferivano alle sue parole il carattere del messaggio universale. Nessun capo di Stato o uomo politico italiano ha conosciuto all'estero una popolarità paragonabile, e ciò nelle sedi più diverse. Ricevette lauree honoris causa nelle più prestigiose università, divenne accademico di Francia, fu costantemente ricercato dagli organi di informazione stranieri.  

Il 29 giugno 1985, al fine di agevolare le procedue per la nomina del suo sucessore, si dimise dall'incarico e divenne Senatore a vita, quale ex Presidente della Repubblica.

Assunse anche l'incarico di Presidente della della Fondazione di Studi Storici "Filippo Turati" di Firenze, costituitasi a Firenze nel 1985 con l'obiettivo di conservare il patrimonio documentario del socialismo italiano. 

Morì a Roma la notte del 24 febbraio 1990, all'età di 93 anni. Si spense per una complicazione in seguito ad una caduta di pochi giorni prima, a Roma nel suo appartamento privato, in una mansarda affacciata sulla Fontana di Trevi. Per suo espresso desiderio, il suo corpo fu cremato e le ceneri traslate nel cimitero del suo paese natale, Stella S. Giovanni.