担任青岛市长3年零6个月后，孟凡利跨省调任内蒙古自治区党委常委、包头市委书记。
据内蒙古日报社融媒体报道，9月29日上午，包头市汽车产业企地融合推进会在北奔重型汽车集团有限公司总装公司召开。
内蒙古自治区党委副书记、自治区主席布小林，中国兵器工业集团有限公司党组书记、董事长焦开河，自治区党委常委、包头市委书记孟凡利，自治区副主席艾丽华，中国兵器工业集团有限公司副总经理邹文超出席活动。
年3月25日，51岁的孟凡利被任命为青岛市委副书记。此前，他是烟台市委书记。
年3月27日青岛市第十五届人大常委会第四十二次会议通过任命，根据青岛市人大常委会主任会议的提名，决定任命：孟凡利为青岛市人民政府副市长、代理市长。
年4月10日，孟凡利正式当选青岛市长。
在青岛担任市长期间，孟凡利先后和张江汀、王清宪两任市委书记搭档。
从年至今，是中国经济转向高质量发展的时期，各地纷纷以新兴产业布局和人口吸引为城市发力点，深圳成都杭州在新经济领域的爆发以及西安等率先开启的抢人大战都让青岛压力陡增，在全国新一轮城市竞争的序列中，青岛面临着更加严峻的考验。
印象比较深的是，孟凡利对国家政策的解读和把握。
年12月19日，青岛组织了一次国际著名智库麦肯锡公司研究的《青岛总体战略构想》课题成果汇报会，媒体报道中称之为，一场“定义”未来青岛的“头脑风暴”，关系到青岛未来几十年发展。
坦白说，从现场汇报的资料来看，《青岛总体战略构想》并没有体现出麦肯锡真正的价值，报告并没有考虑策国家层面一些战略规划和青岛的实际，尤其是关于营商环境、城市服务等给出的建议，落地价值有限。
而营商环境和产业规划，都是孟凡利比较看重的。
在产业层面，孟凡利一直强调的是要把青岛的优势传统产业继续提升，做大做强。
“实现新旧动能转换，首先要加快振兴传统产业，一二三产业都要上规模、上水平、上层次。”孟凡利在接受媒体采访时说，尤其是传统制造业，要挖掘存量、引育增量、壮大总量，培育更多的主营业务收入过百亿元、千亿元的行业和企业，提升行业地位和影响力。
而在营商环境方面，年底，在参加央视《对话》栏目时，孟凡利应主持人要求，现场为青岛“市场环境、金融环境和人才环境”打分。他分别打出了89分、90分、89分。
孟凡利解释说，过去这些年，我们在改善提升营商环境上，做了大量工作，成效很大，但是确实还有一些短板弱项需要提升。
《青岛总体战略构想》汇报会现场当天，印象中只有青岛市长孟凡利点评了这个报告，他委婉地指出，这个报告应该再跟国家层面关于的重大战略定位、战略安排进行结合，“希望课题组进一步深入研究相关战略定位，立足更加系统准确、发挥更大作用，对战略构想再深化、再拓展、再提高，助力提升青岛城市品质和能级。”（据青岛日报报道）
这几年，青岛面临的另一个发展环境是，在中央更强调有效的区域协调发展新机制之下，城市群和中心城市的地位被进一步凸显。
也因此，连续两年，在全国两会上，孟凡利都公开为青岛争取国家中心城市的地位。
年全国两会，孟凡利曾建议，进一步明确青岛的国家中心城市地位。同时提升青岛交通枢纽的定位——
希望支持青岛提升在全国交通体系中的定位，建议将青岛胶东机场纳入民航世界级机场群发展战略，打造国际枢纽机场、太平洋西岸重要国际空港枢纽。
年全国两会上，身为全国人大代表的青岛市长孟凡利在山东代表团全体会议的发言中，再次为青岛发声，连说六个恳请，恳请支持青岛建设全球海洋中心城市、青岛建设国际消费中心城市、将青岛定位为国际性综合交通枢纽等。
想起年3月27日，青记在《孟凡利当选青岛代市长，曾在烟台市委书记任上喊出“远学苏州近学青岛”》文中曾表示：
在烟台市委书记任上，孟凡利就很推崇青岛的发展成就，曾喊出“省外学苏州、省内学青岛”的口号。而在孟凡利人生经历中，也曾有过从山东经济学院财务会计系主任转任山东省财政厅副厅长的传奇。有高校和国企经历，经济学博士后，此番履新青岛，孟凡利的背景或许将为山东半岛三城市的融合提供帮助，如此来看，应该说是整个山东的一大幸事。
没想到，孟凡利告别青岛之时，正是胶东半岛一体化真正融合提速的时期。
从黄河流域出海口的青岛，到黄河流域重要城市包头，同样希望孟凡利能在黄河流域生态保护和高质量发展这一国家战略中发挥重要作用。