Han efterträder Jens Stoltenberg som i höst tillträder som generalsekreterare i försvarsalliansen Nato. Valberedningen stod enhällig bakom Gahr Støre. Valet av ny ordförande var enda punkten på dagordningen på det extraordinarie landsmötet.
Stoltenberg var först upp i talarstolen för att gratulera sin vän.
– Det är väldigt härligt att tänka på att vi 2017 ska börja att säga statsminister Jonas Gahr Støre, sade Stoltenberg.
53-årige Gahr Støre var hälso- och omsorgsminister i den senaste Ap-ledda regeringen och utrikesminister 2005-2012.
Tillsammans med statsminister Erna Solberg från det konservativa regeringspartiet Høyre delar han förstaplatsen om vilken norsk politiker som är bäst skickad att leda landet enligt en färsk opinionsmätning.