Kemudian, di tahun 2012, Soemarmo ditangkap dan ditahan oleh KPK karena terbukti melakukan korupsi APBD Kota Semarang pada tahun 2011.
Sebagai wakil wali kota saat itu, Hendi ditunjuk untuk menjadi Plt Wali Kota Semarang. Di tahun 2013, Hendi dilantik sebagai Wali Kota Semarang definitif.
Tidak cukup sampai disitu, Hendi terus meniti kariernya di dunia politik. Ia memutuskan maju kembali menjadi Wali Kota Semarang untuk periode 2016-2021.
Pada saat itu, sosoknya dipasangkan dengan Hevearita Gunaryanti Rahayu dan berhasil memenangkan kontestasi.
Hendi kembali maju sebagai Wali Kota Semarang untuk periode kedua yaitu pada tahun 2021-2024 dan kembali dipasangkan dengan Hevearita. Pasangan tersebut kembali menang dalam pemilihan Wali Kota Semarang tersebut.
Hendi terbilang memiliki prestasi pada saat menjabat sebagai Wali Kota Semarang. Pada saat menjabat sebagai Walkot Semarang, Hendi merevitalisasi kawasan Kota Lama Semarang yang mulanya kumuh menjadi mentereng untuk tujuan wisata.
Program tersebut meliputi mega proyek penanganan banjir, sterilisasi PKL, sampai menghilangkan aktivitas judi prostitusi.
Tidak hanya itu, Hendi juga mempunyai program perbaikan rumah bagi warga yang tidak layak huni atau RTLH sampai program jaminan kesehatan bagi masyarakat dengan program Universal Health Coverage (UHC).
Hendi juga berhasil menciptakan inovasi bernama i-JUS MELON atau ‘Ijin Usaha Mikro Melalui Online’. Program tersebut diciptakan untuk memudahkan pelayanan bagi masyarakat yang memiliki usaha mikro dan menengah.
Tidak hanya itu, Hendi juga pernah dipercaya mengemban jabatan sebagai Ketua DPC PDIP untuk Kota Semarang sejak tahun 2010, sampai saat ini.