Richmond Park och North Kingston MP sade att han var "hedrad" efter att ha vunnit 70% av de 9,227 röster avgivna med hjälp av ett online primärsystem.
Han slog Londonförsamlingens ledamot Andrew Boff, ledamot av Europaparlamentet Syed Kamall och Londons vice borgmästare för brott och polisverksamhet Stephen Greenhalgh.
Mr Goldsmiths största rival är troligen Labours Sadiq Khan.
Mr Khan slog före detta minister Tessa Jowell och ett antal andra nuvarande parlamentsledamöter för att vinna Labour-nomineringen förra månaden.
Caroline Pidgeon är Lib Dem kandidat, Sian Berry kommer att bestrida valet för De gröna och UKIP har valt sin kultur talesman Peter Whittle. Före detta Parlamentsledamot George Galloway är också igång.
Goldsmith, som var favoriten för Tory-nomineringen, röstade tidigare i år för att få ställa upp.
När Zac Goldsmith kom in i tävlingen för Londons borgmästare, avslöjade hans beslut två stora drag.
Endast en politiker med en stark känsla av ansvar skulle ha sökt tillstånd att stå igenom en omröstning av sina valkretsmedlemmar i Richmond och North Kingston.
Endast någon med sin personliga rikedom skulle ha haft råd med den beräknade kostnaden på 60.000 pund för att göra det.
Båda dessa egenskaper kan komma att bli mycket framträdande under de kommande månaderna.
Läs hela artikeln
Han vann fredagens omröstning bekvämt, fick 6,514 röster, mer än de andra tre kandidaterna tillsammans.
Syed Kamall kom tvåa med 1.477 röster framför Stephen Greenhalgh (864) och Andrew Boff (372).
Goldsmith - som först kom till parlamentet 2010 - berättade för BBC:s Daily Politics att han hoppades att hans miljörekord skulle vädja till väljarna i Green och Lib Dem och han hoppades också att " nå ut" till UKIP-anhängare som var frustrerade över politiken som vanligt och Storbritanniens förbindelser med EU.
Goldsmith, som har bekräftat att han skulle dra sig tillbaka från parlamentet om han blev borgmästare och utlöste ett val, sade att han ville bygga vidare på den nuvarande borgmästaren Boris Johnsons prestationer.
Men han sade att alla som försökte kopiera Mr Johnsons ledarskapsstil skulle "besudlas" eftersom han var en "unik figur" i brittisk politik.
"Om folk är på marknaden för en "Boris mark two" kommer att bli mycket besviken", sade han, tillade att folk ville ha någon som "kommer att böja George Osbornes öra och få en bra affär för London".
Han berättade också för BBC News Channel att högförorenande fordon bör "fasas ut" från huvudstadens gator och att hans största prioritet skulle vara bostäder.
Både Khan och Goldsmith motsätter sig en ny landningsbana på Heathrows flygplats, ett faktum som av de brittiska handelskamrarna beskrivs som "depressivt".
Goldsmith lovar också mer transportinvesteringar för att förhindra att London "slipar till ett stopp" och för att "skydda, förbättra och förbättra tillgången" till grönområden.
Borgmästare Boris Johnson avgår nästa år efter två mandatperioder. Han är också för närvarande parlamentsledamot för Uxbridge och South Ruislip, efter att ha återvänt till parlamentet i maj.
Vissa konservativa har efterlyst en undersökning av valprocessen efter att endast 9 227 personer röstat - jämfört med 87,884 valdeltagandet i Labourtävlingen.
I ett försök att öppna upp tävlingen för människor som inte var konservativa medlemmar, någon i röstlängden kunde registrera sig för att rösta på Â£1.
Men ett av kampanjlagen berättade för BBC tidigare i månaden att processen "såg kaotisk ut".
På tal om BBC:s Daily Politics avfärdade Galloway Goldsmith som en "stor Gatsbyfigur" som inte kunde relatera till de flesta Londoners liv och Khan som "en mycket tråkig man".
Han avslöjade policyer, bland annat att obligatoriskt köpa ett hus som blivit ledigt i mer än ett år och att ha 50 % av alla bostäder i huvudstaden som subventionerade bostäder.
Zac Goldsmith kommer att bestrida 2016 års val till borgmästarna i London, det har tillkännagivits.