En el año 2003, fue elegido como gobernador de la Provincia de San Juan, cargo que renovó en 2007. Además, el 8 de mayo de 2011, obtuvo la victoria en una consulta popular que le autorizó a reformar la Constitución Provincial para buscar un tercer mandato consecutivo, el cual asumió el 10 de diciembre de 2011.

El 11 de octubre de 2013, Gioja sufrió un accidente de helicóptero que resultó en la muerte de la diputada nacional Margarita Ferrá de Bartol. Tras ser intervenido quirúrgicamente para detener una hemorragia abdominal, se le practicó una traqueotomía para facilitar su respiración, aunque continuó necesitando asistencia mecánica. Después de recibir tratamiento en el Hospital Italiano, fue dado de alta y regresó a San Juan el 8 de febrero de 2014.