Em 1 de junho de 2016, foi nomeado presidente da Caixa Econômica Federal.[4] Occhi ficou na presidência da Caixa até 1 abril de 2018, quando foi escolhido Ministro da Saúde.[5]
Em outubro de 2017, o Ministro da Fazenda, Henrique Meirelles e Occhi discutiram a reforma do estatuto da Caixa Econômica. A reunião teve como tema central a aprovação do novo estatuto do banco. As mudanças pretendem tornar mais transparente a administração do banco e adequar a instituição financeira às regras previstas na Lei das Estatais.[9]
Ainda em outubro de 2017, Occhi foi citado na delação premiada dada pelo operador financeiro Lúcio Bolonha Funaro à Procuradoria-Geral da República (PGR). Em seu depoimento, Funaro defendia que Gilberto Occhi, tinha, à época em que ocupava a Vice-Presidência de Governo da instituição pública, uma “meta mensal" de propina para “produzir” e distribuir a políticos do Progressistas. Por meio de sua assessoria, Occhi informou que "desmente veementemente" o que foi dito por Lúcio Funaro em relação a sua pessoa.[10][11]
Com o impeachment aceito pelo Senado Federal, foi afastada temporariamente, sendo afastada definitivamente em 31 de agosto de 2016 com a conclusão do processo.
Com a abertura do processo de impeachment de Dilma Rousseff, pelo Senado Federal, assumiu interinamente o governo até a conclusão do processo, em 31 de agosto de 2016, sendo empossado definitivamente como presidente.
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