Trong một cuộc thăm dò dân ý sau khi tổng thống Yanukovych bị lật đổ, ông đang dẫn đầu cho cuộc chạy đua dành chức tổng thống: 21% sẽ bầu cho Poroschenko, 15% Vitali Klitschko, cựu thủ tướng Julija Timoschenko chỉ được 10%. Ngày 28.03.2014, Klitschko tuyên bố là sẽ không ra tranh cử tổng thống mà sẽ ủng hộ Petro Poroschenko trong cuộc bầu cử này. Trong cuộc thăm dò dân ý gần đây nhất ở Ukraina thì Poroschenko được 25% phiếu, Klitschko chỉ được 9%, còn cựu thủ tướng Julia Timoschenko được 8%.[11].
3 tháng sau khi tổng thống Janukovych bị quốc hội tước quyền, Petro Poroshenko chắc sẽ trở thành tổng thống mới của Ukraina sau cuộc bầu cử tổng thống vào ngày 25 tháng5 2014. Theo số phiếu đã được lược qua, ông đã được hơn 55%, về nhì là bà Julija Timoshenko chỉ được khoảng 13%. Tuy nhiên ở miền Đông Ukraina nhóm vũ trang ly khai đã cản trở rất nhiều nơi khiến người dân không thể bỏ phiếu được. Theo chính quyền thì ở đa số các nơi tỷ lệ số người đi bầu rất cao, nhưng ở 2 vùng Donetsk và Luhansk chỉ có 20% trạm bầu cử mở cửa. Các cử tri ở bán đảo Krym cũng không thể tham dự cuộc bầu cử này.[12]
Vào ngày 23 tháng 5 tại hội nghị kinh tế quốc tế ở St. Petersburg, tổng thống Nga Wladimir Putin nói là ông sẽ tôn trọng kết quả của cuộc bầu cử tổng thống Ukraina và sẽ làm việc chung với những người lãnh đạo mới.[13]