17 stycznia 2019, po zabójstwie Pawła Adamowicza, została powołana na pełniącą funkcję prezydenta Gdańska. Kilka dni później ogłosiła swój start na urząd prezydenta miasta w przedterminowych wyborach, które odbyły się 3 marca. Została poparta m.in. przez PO, PSL, Nowoczesną oraz Wiosnę. W głosowaniu zwyciężyła w pierwszej turze, zdobywając 139 790 głosów (82,22%). Urząd objęła 11 marca 2019, stając się pierwszą kobietą na tym stanowisku w historii Gdańska.
W wyborach samorządowych w 2024 ubiegała się o reelekcję, kandydując z ramienia Koalicji Obywatelskiej (w ramach porozumienia KO i organizacji Wszystko dla Gdańska). Wybory wygrała w pierwszej turze z wynikiem 57,95% głosów. Uzyskała wówczas również mandat radnej, którego nie objęła z uwagi na niepołączalność funkcji.
Wyniki wyborcze +WyboryKomitet wyborczyOrganOkręgWynik2010Platforma ObywatelskaRada Miasta Gdańskanr 22534 (7,93%)20142305 (7,97%)2018KWW Pawła Adamowicza Wszystko Dla Gdańska2602 (5,46%)2019KWW Wszystko Dla Gdańska A. DulkiewiczPrezydent Miasta Gdańska139 790 (82,22%)2024Koalicja Obywatelska103 337 (57,95%)Rada Miasta Gdańskanr 211 174 (26,48%)
Odznaczenia i wyróżnienia Brązowy Medal za Zasługi dla Policji (2024) Nagrodą „Pontifici” (2019) 11.