1949 wechselte Görlinger vom Landtag in den neu gewählten Bundestag. Doch sein Hauptbetätigungsfeld blieb die Kommunalpolitik. Nach dem Krieg hatte er wieder den Vorsitz der Kölner SPD-Ratsfraktion übernommen und Ende März 1946 war er zudem zum ersten stellvertretenden Oberbürgermeister bzw. Ersten Bürgermeister der Stadt Köln gewählt worden. Zwei Jahre später kam es in der Domstadt schließlich zu einer kleinen Sensation. Die Kommunalwahl führte im Rat zu einem Patt zwischen CDU und FDP auf der einen Seite und SPD und KPD auf der anderen. Da kein Kandidat eine Mehrheit hinter sich versammeln konnte, wurde im dritten Wahlgang die Entscheidung per Los getroffen, dabei fiel die Wahl auf Robert Görlinger. Folgenreich war die Wahl deswegen, weil nie zuvor in der durch und durch katholisch-geprägten Großstadt sozialdemokratische Politik politisch mehrheitsfähig gewesen war. Da die CDU jedoch die stärkste Fraktion bildete und nur durch Los unterlegen war, einigten sich SPD und CDU darauf, das Mandat zu teilen. Vom 15. November 1948 bis zum 9. Dezember 1949 und vom 23. November 1950 bis zum 8. November 1951 war Görlinger Oberbürgermeister und dazwischen der Kandidat der CDU, Ernst Schwering. In der Zwischenzeit war der jeweils andere der Stellvertreter.10