Efter sin genvalgsejr i 1946 begyndte Warren at planlægge at stille op til præsidentvalget i 1948. De to førende kandidater til nomineringen var Dewey og Robert Taft, men Warren, Harold Stassen, Arthur Vandenberg og General Douglas MacArthur havde hver især betydelig støtte. Inden den
På den republikanske nationalkonvention i 1948 forsøgte Warren at positionere sig som en mørk hest, der kunne fremstå som en kompromiskandidat. Dewey vandt imidlertid nomineringen ved den tredje afstemning på konventet. Dewey igen bad Warren om at tjene som hans running mate, og denne gang Warren indvilligede. Dewey var langt foran i meningsmålingerne mod præsident Harry S. Truman, den demokratiske kandidat, og førte en forsigtig kampagne, der i høj grad fokuserede på banaliteter snarere end på problemer. Warren kæmpede på tværs af landet på vegne af billetten, men var frustreret over sin manglende evne til at støtte specifikke politikker. Til overraskelse for mange observatører vandt Truman valget, og dette blev det eneste valg Warren nogensinde tabte.