仲井眞弘多
0%) を獲得し、共産党・社民党・国民新党・新党日本・沖縄社会大衆党推薦の新人で前宜野湾市長の伊波洋一、幸福実現党の新人候補者を破り再選された。しかし、県外への移設論に傾いた米軍普天間基地移設問題は、選挙戦の最中に朝鮮半島で武力衝突があったこともあり、実現できるかどうか流動的な情勢となっている。
2012年7月、尖閣諸島問題が燻り続ける中で中華人民共和国の北京に沖縄県北京事務所を開所し、中国外交部部長の楊潔篪から高く評価された。
2012年10月1日、基地の過重負担となる普天間飛行場にオスプレイ (CV-22) の最初の配備が始まる。配備計画は長らく隠蔽され、計画が公表されてから9か月で強行配備された。
2013年1月10日、腹痛を訴え、診断の結果急性胆嚢炎と診断され入院。翌11日に胆石を取り除く手術を受けた のち、同月20日に退院し静養。静養中の2月2日には安倍晋三(第2次安倍内閣)との会談を行った。正式な公務復帰は同月4日となった。1月28日、沖縄県内の41市町村と県議会の代表が、米軍普天間飛行場の閉鎖・撤去と県内移設断念、同飛行場へのオスプレイ配備撤回を求めた「建白書」を政府に提出したが、仲井眞知事の署名はなかった。
2013年9月25日、普天間飛行場の12機に、さらに12機が追加され、24機となった。