Zuleyka đăng quang ngôi Hoa hậu Hoàn vũ năm 2006 vào ngày 23 tháng 7 năm 2006 tại Los Angeles, California. Sự kiện này được truyền hình trực tiếp trên thế giới. Cô là người Puerto Rico thứ năm giành danh hiệu cao quý này và làm cho quê hương cô trở thành quốc gia thành công thứ hai trong cuộc thi Hoa hậu Hoàn vũ, sau Hoa Kỳ.

Zuleyka chiến thắng chỉ sau năm năm, kể từ khi cô Denise Quinones, Hoa hậu Hoàn vũ người Puerto Rico gần đây nhất. Hoa hậu Hoàn vũ 2005, Natalie Glebova, đã trao vương miện cho Rivera. Chỉ ít lâu sau buổi tối này, Zulayka đã ngất xỉu trong một cuộc họp báo. Sự việc này được cho rằng sở dĩ có trường hợp này là vì cô không chịu đựng nổi sức nóng từ ánh đèn sân khấu cộng thêm độ nặng của chiếc áo kim loại cô đang mặc trên người.

Là một Hoa hậu Hoàn vũ, cô đại diện cho Tổ chức Hoa hậu Hoàn vũ ở Hoa Kỳ và thế giới. Hiện tại, cô đang ở thành phố New York, nơi cô sống chung với Hoa hậu Hoa Kỳ Tara Conner và Hoa hậu Thiếu niên Hoa Kỳ Katie Blair