Il voulait être investi par En Marche ! pour être candidat à la mairie de Paris en 2020 et avait quitté son poste au gouvernement à cet effet, mais finalement, Mounir Mahjoubi avait ensuite annoncé au mois de juin qu'il se retirait de la course au profit de son camarade marcheur Cédric Villani... Malheureusement ce dernier n'a pas été choisi par la commission du parti présidentiel pour la course à la capitale. Dans une interview au journal Le Parisien publiée ce 25 août, Mounir Mahjoubi annonce qu'il se rallie finalement à la candidature de Benjamin Griveaux qui a été investi pour porter les couleurs du premier parti français face à la socialiste Anne Hidalgo.
Lorsque le quotidien d'Ile-de-France a demandé à Mounir Mahjoubi d'expliquer ce retournement d'allégeance, ce dernier a justifié : «Quand vous faites partie d'une famille, à un moment, vous devez prendre vos responsabilités. En Marche ! a désigné Benjamin Griveaux pour porter nos idées progressistes. Désormais, je n'ai qu'une seule mission : participer à construire une nouvelle ère à Paris.»
Les diverses candidatures marcheuses pour prendre l'hôtel de ville parisien avaient apporté leur lot de tensions au cours de l'année 2019 et Benjamin Griveaux, qui était donné favori du président de la République, aurait eu en privé des mots durs pour les autres candidats, ainsi que l'a rapporté Le Point le 17 juillet. A propos de Cédric Villani, il aurait ainsi asséné : «Il n’a pas les épaules pour encaisser une campagne de cette nature. Il ne verra pas venir les balles, il va se faire désosser !» Pour le candidat Hugues Renson : «C’est un fils de p***, on le sait depuis le premier jour»... Quant à Mounir Mahjoubi : «Bon, no comment...» et de conclure : «Il y a un abruti chaque jour qui veut être maire de Paris.»
Mais l'ancien secrétaire d'Etat au Numérique ne semble pas trop rancunier et assure au Parisien, à propos de ces rancœurs qu'elles font partie du passé et que Benjamin Griveaux a accueilli son soutien «avec beaucoup de respect», et il précise : «Il a accepté de modifier l'organisation de sa campagne pour les faire vivre pleinement.»
De son côté, l'actuel président de l'Assemblée nationale Richard Ferrand a prévenu sur Europe 1 ce 26 août à propos d'une potentielle candidature indépendante de Cédric Villani dans cette élection : «Cédric est mathématicien, mais il faudrait qu'il soit bon calculateur. La division, c'est l'échec. Le rassemblement, c'est la victoire.» Richard Ferrand a également taclé : «Cédric Villani a été investi par La République en marche, c'est comme ça qu'il est devenu député. A l'époque, il n'a pas contesté le choix de la CNI.»
Interrogé sur une candidature de Cédric Villani, Mounir Mahjoubi a ménagé chèvre et chou dans Le Parisien et a brandi à nouveau cette valeur du «respect»: «Dans les prochains mois, je n'imagine pas que nous ne nous retrouvions pas. Le rassemblement avec Cédric, c'est une nécessité. Tous les deux, nous avons un lien particulier. Quels que soient ses choix à venir, je garde un respect sans limite pour lui et je comprends les combats qu'il mène.»