Luego de que la Procuraduría destituyera a la senadora liberal Amparo Arbeláez Escalante por haber incurrido en irregularidades al suscribir un contrato mientras se desempeñaba como gobernadora del Quindío, Duque fue nombrado como reemplazo en la curul dejada por la destituida senadora, logrando regresar al Senado el 23 de noviembre de 2011.