Bei den Wahlen von 1977 wurde er der erste afroamerikanische Bürgermeister von New Orleans, indem er den Stadtrat Joseph V. DiRosa, einen mit dem ehemaligen Bürgermeister Victor Schiro verbündeten Demokraten, mit 90.500 zu 84.300 Stimmen besiegte. Morial gewann mit 95 Prozent der schwarzen und 20 Prozent der weißen Stimmen, die hauptsächlich aus den Bezirken der Mittel- und Oberschicht in Uptown stammten. Er gewann diese Wahl ohne die Unterstützung der großen lokalen schwarzen politischen Organisationen wie SOUL und COUP. Während des Großteils des Wahlkampfs wurde Morial von den meisten Kommentatoren als Spoiler-Kandidat mit geringen Siegchancen angesehen. Als Bürgermeister von New Orleans war Morial eine polarisierende Figur.
Morial lieferte sich langjährige politische Kämpfe mit dem Stadtrat, der von seinem Erzrivalen Sidney Barthelemy angeführt wurde, und mit COUP, Barthelemys politischer Organisation. Einen Großteil seiner Zeit als Bürgermeister verbrachte er damit, die Macht und den Einfluss des Bürgermeisteramtes auf unabhängige, staatlich anerkannte Regierungsstellen wie das Abwasser- und Wasseramt und das Hafenamt (das Aufsichtsgremium für den Hafen von New Orleans) zu stärken, was er als Demokratisierung der Stadtverwaltung bezeichnete. Er baute eine mächtige Patronage-Maschinerie auf, die sich auf nicht klassifizierte städtische Angestellte stützte, und nutzte sie, um Gegner in der staatlichen Legislative – darunter Hank Braden, Louis Charbonnet und Nick Connor – zu besiegen, indem er wenig bekannte Herausforderer persönlich unterstützte. 1978 konkurrierten Braden und Charbonnet um einen freien Sitz im Senat, den Braden mit einem Vorsprung von 14 Stimmen gewann.
In seiner ersten Amtszeit sah sich Morial mit einem Streik der Sanitärarbeiter und einem Polizeistreik konfrontiert, der ihn dazu veranlasste, die Mardi Gras-Parade 1979 abzusagen. Die Polizeigewerkschaft setzte unter ihren Mitgliedern darauf, dass ein Streik, der mit dem Mardi Gras zusammenfiel, die Stadt dazu zwingen würde, viele ihrer Forderungen zu erfüllen, aber Morial weigerte sich, nachzugeben, und wurde von den Führern vieler Karnevalsgesellschaften der Stadt unterstützt. Die Krews von New Orleans sagten ihre Umzüge in diesem Jahr entweder ab oder verlegten sie in Vororte anderer Gemeinden. Sinnbildlich für Morials harte Haltung gegenüber den Polizeistreikenden war die napoleonische Geste, die er machte, indem er seinen Arm in seinen Mantel steckte und eine charakteristisch kämpferische Pose einnahm, als er ankündigte, dass er den Mardi Gras absagen würde.
Die meisten von Morials Errungenschaften fielen in seine erste Amtszeit als Bürgermeister. In Anknüpfung an die Bemühungen seines Vorgängers Moon Landrieu verdoppelte Morial das Engagement der Stadt für positive Maßnahmen bei der Einstellung von städtischen Angestellten und führte Quoten für die Einstellung von Minderheiten bei städtischen Auftragnehmern ein. Der Anteil schwarzer Beschäftigter an der Belegschaft der Stadt stieg in Morials Amtszeit von 40 % im Jahr 1977 auf 53 % im Jahr 1985. Unter Morials Verwaltung wurde die Zahl der schwarzen Polizeibeamten in der NOPD auf ein Drittel der Belegschaft erhöht. Aber anhaltende Vorfälle von Polizeibrutalität – insbesondere die Ermordung von vier Schwarzen durch die Polizei in Algiers im Jahr 1980 – schadeten Morials Ruf in der schwarzen Gemeinde.
Morial war dafür verantwortlich, dass Bundesmittel aus dem Urban Development Action Grant (UDAG) für mehrere Großprojekte bereitgestellt wurden, darunter Canal Place und das Jax Brewery Development im French Quarter. Er unterstützte weiterhin den Schwerpunkt des vorherigen Bürgermeisters Moon Landrieu auf dem Tourismus und versuchte, die Wirtschaft durch die Entwicklung des Almonaster-Michoud-Industriegebiets in New Orleans East zu diversifizieren, das heute New Orleans Regional Business Park heißt. Die Innenstadt von New Orleans erlebte einen beeindruckenden Bauboom mit dem Bau zahlreicher Bürotürme, in denen die Zentralen oder großen regionalen Büros von Unternehmen wie Freeport-McMoRan, Pan American Life Insurance, Exxon, Chevron, Gulf Oil, Amoco, Mobil, Murphy Oil und Texaco untergebracht wurden. Mitte der 1980er Jahre beschäftigten diese Firmen zusammen mit anderen großen Arbeitgebern wie Royal Dutch Shell, Louisiana Land and Exploration und McDermott International Tausende von Angestellten in der Innenstadt und weitere Tausende bei anderen Unternehmen, die Dienstleistungen für sie erbringen. Aufgrund einer Vielzahl von Faktoren, darunter die Ölkrise (1986), unaufhaltsame Unternehmensfusionen und -verkleinerungen sowie eine wenig wirksame Unterstützung durch die Wirtschaftsförderungsabteilungen der nachfolgenden Regierungen, ist heute keine dieser Firmen oder deren Nachfolger mehr in New Orleans präsent – mit Ausnahme von Shell und Pan American Life Insurance.
Morial gewann seine zweite Amtszeit in einer Stichwahl im März 1982 mit seinem demokratischen Kollegen Ron Faucheux, einem jungen weißen demokratischen Mitglied des Repräsentantenhauses von Louisiana aus New Orleans East. Morial setzte sich mit 100.703 Stimmen (53,2 Prozent) gegen Faucheux‘ 88.583 (46,8 Prozent) durch. Faucheux wurde später ein landesweit bekannter politischer Berater und Experte.
In Morials zweiter Amtszeit verlangsamte sich die Wirtschaft der Stadt, und die zunehmenden Konflikte mit dem Stadtrat führten dazu, dass die Morial-Regierung immer weniger in der Lage war, effektiv zu regieren. Die Weltausstellung von 1984, die in der Mitte von Morials zweiter Amtszeit stattfand, war ein peinliches finanzielles Debakel, das landesweit negative Resonanz hervorrief. Die Weltausstellung meldete noch während ihres Betriebs Konkurs an und versäumte es, viele Auftragnehmer zu bezahlen, was zahlreiche in New Orleans ansässige Planungs- und Bauunternehmen tödlich verletzte. Ganz allgemein untergrub das finanzielle Scheitern der Weltausstellung die Moral der Gemeinde und war ein unheilvoller Vorbote der schweren Zeiten der Ölkrise von 1986.
Nach zwei Amtszeiten als Bürgermeister wurde Morial durch die Stadtsatzung daran gehindert, eine dritte Amtszeit anzustreben. Er versuchte zweimal, die Wähler davon zu überzeugen, die Satzung zu ändern, um ihm eine erneute Kandidatur zu ermöglichen, aber beide Vorschläge wurden deutlich abgelehnt. Morials politische Stärke endete nicht, nachdem er 1986 das Rathaus verlassen hatte. Er erwog, bei den Wahlen 1990 erneut als Bürgermeister zu kandidieren, und sein plötzlicher Tod im Jahr 1989 während des Wahlkampfs beeinflusste die Wiederwahl von Bürgermeister Barthelemy, da Morial starb, bevor er einen Gegenkandidaten unterstützen konnte.