پس از تنفیذ حکم، رجایی طی یک سخنرانی به دیدگاه‌های خود اشاره و تأکید کرد که در پاسخ به رأی قاطع و اعتماد بالای مردم به‌وی که در واقع رأی به اسلام است، در جهت جامه عمل پوشاندن به خواست‌های‌اسلامی و انقلابی مردم و ایجاد یک جامعه اسلامی، تمام تلاش خود را به‌کار خواهدگرفت و نخست‌وزیر را نیز از بین مطمئن‌ترین و باسابقه‌ترین عناصر انقلابی انتخاب‌خواهد کرد.
شهید رجایی پس از عزل ابوالحسن بنی‌صدر، با حمایت جامعه روحانیت مبارز، حزب جمهوری اسلامی و با کسب اکثریت آرا به‌عنوان دومین رئیس‌جمهوری ایران انتخاب شد.
دومین انتخابات ریاست‌جمهوری در دوم مرداد 1360 برگزار شد. روز پنجم‌مردادماه با شمارش آرای داخل کشور، محرز و مسلم شد که رجایی اکثریت مطلق رأی‌مردم را به‌خود اختصاص داده است. شورای نگهبان در تاریخ دهم مرداد صحت‌انتخابات را تأیید و اعلام کرد که رجایی با اکثریت مطلق آرای اخذ شده، یعنی 13 میلیون و یک هزار و 761 رای از مجموع 14 میلیون و 763 هزارو 362 رای به‌عنوان رئیس‌جمهوری دوم ایران انتخاب شد.
امام خمینی در مراسم تنفیذ حکم شهید رجایی گفت: « باوجود تبلیغات دشمنان خارج و داخل ملت با اکثریت قاطع افزون از دوره سابق جناب آقای محمدعلی رجایی را به ریاست‌جمهوری کشور برگزیده و این مسئولیت بزرگ و بارسنگین را بر عهده او گذاشتند و چون مشروعیت آن باید با نصب فقیه ولی امر باشد، اینجانب رای ملت شریف را تنفیذ و ایشان را به سمت ریاست‌جمهوری اسلامی ایران منصوب نمودم.»
امام (ره) در این روز فرمودند: « مادام که ایشان در خط اسلام عزیز و پیرو احکام مقدس آن هستند، از قانون اساسی ایران تبعیت و در مصالح کشور و ملت عظیم‌الشان در حدود اختیارات خویش کوشا باشند و از فرامین الهی و قانون اساسی تخطی ننمایند این نصب و تنفیذ به قوت خود باقی است و اگر خدای ناخواسته برخلاف آن عمل نمایند، مشروعیت آن را خواهم گرفت و باید ایشان توجه داشته باشند و از عمل ملت دریافته باشند که ملت دلاور نیز رای خود را بر این اساس به ایشان داده‌اند.»
وی در دوازدهم مرداد 1360 در جلسه علنی مجلس شورای اسلامی، مراسم‌تحلیف را بجا آورد.
این جلسه علنی به ریاست هاشمی رفسنجانی و با حضور اعضای دولت رسمیت یافت.
پس از سخنان کوتاه رئیس مجلس، رجایی، در ساعت 30/11 دقیقه پشت تریبون مجلس قرار گرفت و سوگندنامه ریاست‌جمهوری را برابر قانون اساسی قرائت کرد.
رجایی سپس محمدجواد باهنر را به سمت نخست‌وزیری منصوب و به مجلس شورای اسلامی معرفی کرد. اما پس از اخذ رای اعتماد مجلس به کابینه دکتر باهنر، دولت جدید مدت اندکی کار خود را آغاز کرده بود که در ساعت 15 از هشتمین روز شهریورماه 1360 در انفجار اتاق جلسات ساختمان نخست وزیری در جلسه شورای امنیت، محمدعلی رجایی همراه نخست‌وزیر به شهادت رسیدند.
