Al in 2003 was hij kandidaat om burgemeester van Eindhoven te worden, maar verloor toen nog de strijd van VVD-er Alexander Sakkers. In 2008 kon Rob van Gijzel de ambtsketting alsnog omdoen. Sindsdien maakt hij zich sterk voor bestuurlijke vernieuwing en propageert hij de kracht van regios. Naast burgemeester is Rob van Gijzel ook voorzitter van de stichting Brainport, van het Samenwerkingsverband Regio Eindhoven (SRE) en van de ICFF, de Intelligent Community Forum Foundation. Deze stichting is een denktank bestaande uit een internationale groep van regio's.
Van Gijzel gelooft in de internationale verbindingen tussen steden. Eindhoven is zelf verbonden met Taipeh in Taiwan en Waterloo in Canada: "Die uitwisseling brengt ons als Eindhoven veel. Omdat we vrienden hebben in Taiwan zijn we in staat om de Chinese markt te bereiken. (...) Maar belangrijker nog vind ik dat je ideeën van elkaar overneemt. Zo is Waterloo heel erg geïnteresseerd in ons model van Brainport, waarin bedrijfsleven, overheid, en wetenschap samenwerken."
Na het faillissement van DAF en de reorganisatie van Philips werd in het begin van de jaren '90 in Eindhoven gezocht naar nieuwe vormen van samenwerking tussen overheid, kennisinstellingen en bedrijven. Deze Triple Helix mondt in 2005 uit in de oprichting van Stichting Brainport. De ICFF beloont de regionale samenwerking in 2011 met de benoeming van Eindhoven tot 'Slimste regio van de wereld'.