Zdobywał w nich poparcie na poziomie 52–55%, w porównaniu z 38–45% poparcia dla Milana Bandića. Jawił się jako polityk bardziej umiarkowany i nieobciążony żadnymi aferami korupcyjnymi w odróżnieniu od swego kontrkandydata, któremu dodatkowo media zarzucały prowadzenie populistycznej polityki. Ostatecznie w głosowaniu z 10 stycznia 2010 Ivo Josipović wygrał ze znaczną przewagą, zdobywając 60,3% głosów.
18 lutego 2010 na placu św. Marka w Zagrzebiu został zaprzysiężony na urząd prezydenta w obecności członków Sądu Konstytucyjnego. W wygłoszonym przemówieniu zobowiązał się do podjęcia wszelkich działań w celu jak najszybszego wejścia Chorwacji do Unii Europejskiej.
W wyborach prezydenckich z grudnia 2014 i stycznia 2015 ubiegał się o prezydencką reelekcję jako kandydat niezależny. Poparła go rządząca wówczas SDP, a także inne ugrupowania centrolewicy. W pierwszej turze głosowania otrzymał 38,5% głosów, zajmując pierwsze miejsce i wyprzedzając kandydatkę Chorwackiej Wspólnoty Demokratycznej Kolindę Grabar-Kitarović, którą poparło 37,2% głosujących. W drugiej turze głosowania urzędujący prezydent przegrał ze swoją konkurentką, otrzymując 49,3% głosów. 18 lutego 2015 zakończył sprawowanie urzędu prezydenta Chorwacji.