Tymosjenko var kandidat til presidentvalget i Ukraina i 2010, der hun stilte for alliansen Julija Tymosjenkos blokk. I første valgomgang 17. januar fikk hun med 25,1 % nest flest stemmer og gikk videre til andre valgomgang 7. februar. I andre valgomgang fikk Viktor Janukovytsj 49 % av stemmene, mot 45,5 % for motstanderen Tymosjenko. Tymosjenko ble i oktober 2011 dømt til sju års fengsel for maktmisbruk. Ifølge retten «gikk hun utover sine fullmakter da hun som statsminister inngikk gasskontrakter med Russland». Påtalemyndigheten mente kontraktene skadet Ukraina økonomisk.