VI. Pál pápa halála után tagja volt a konklávénak, amely megválasztotta I. János Pál pápát, aki 33 nap uralkodás után elhunyt. Wojtyła érsek visszatért Rómába, hogy részt vegyen az újabb pápaválasztáson és 1978. október 16-án pápává választották.
Pápai tevékenységét végigkísérte a népek és vallások közti egyetértés elősegítése. Nyilvánosan bocsánatot kért az egyház múltbéli bűneiért. Erkölcsi tanításában az emberi élet és méltóság melletti kiállás jellemezte. Szorgalmazta a keresztény gyökerek megemlítését az Európai Unió alkotmányában is. Többször fölemelte a szavát a háborúk ellen.
Halála után utódja, XVI. Benedek pápa 2011. május 1-jén boldoggá, majd Ferenc pápa szentté avatta 2014. április 27-én.