Bei der zweiten Runde der Präsidentschaftswahlen 2010 erhielt er nach Angaben der Unabhängigen Wahlkommission 54,1 % der Stimmen. Nach Ansicht des Verfassungsrats (Conseil Constitutionnel) sei jedoch Laurent Gbagbo mit 51,45 % der Stimmen als Präsident wiedergewählt worden. Die Wahl im Norden (noch unter Kontrolle der Rebellen) lief nach Aussagen Gbagbos undemokratisch mit Einschüchterungen seiner Wähler und massivem Wahlbetrug, was dazu führte, dass Ergebnisse in manchen Städten annulliert wurden. In der Folge kam es zu einer Regierungskrise, während derer sich Ouattara im Hotel du Golf aufhielt, das von Soldaten der Opération des Nations Unies en Côte d’Ivoire (ONUCI) beschützt und von Gbagbotreuen Einheiten belagert wurde. Die Afrikanische Union, die Europäische Union, die Vereinten Nationen, die USA, Frankreich, Deutschland und andere Länder betrachteten Ouattara als den rechtmäßigen Sieger der Präsidentschaftswahl. Am 4. Dezember 2010 legte er ebenso wie sein Kontrahent in den vorausgegangenen Wahlen, Laurent Gbagbo, den Amtseid als Präsident der Elfenbeinküste ab. Für einige Zeit hatte das Land somit faktisch zwei Präsidenten.