Pero en las elecciones regionales del 16 de diciembre de 2012, Pilieri perdió la elección para gobernador nuevamente contra Julio León Heredia —candidato del PSUV— quien obtuvo 127.333 votos (61,48%), Pilieri obtuvo 78.007 votos, de los cuales 27.527 (13,29%) fueron para Convergencia.