Den 3. desember erklærte Ukrinas høyesterett resultatet fra andre valgomgang som ugyldig. Et nytt omvalg mellom Janukovytsj og Jusjtsjenko ble avholdt den 26. desember, hvor Jusjtsjenko gikk av med seieren med om lag 52 % av stemmene. Janukovtsj, som fikk om lag 44 % av stemmene, klaget denne valgomgangen inn til høyesterett i Ukraina. Den 31. desember kunngjorde han også sin avskjedssøknad som statsminister i en fjernsynsoverført tale. I begynnelsen av januar 2005 innvilget president Kutsjma denne søknaden, samtidig som høyesterett forkastet klagen på gjennomføringen av valget.