Am 4. Dezember wählte die Vereinigte Bundesversammlung die Nachfolgerin für Ruth Dreifuss. Die Fraktionen der CVP und der FDP hatten beide offiziellen Bewerberinnen der SP als wählbar taxiert, ohne aber einer von ihnen der Vorzug zu geben. Im ersten Wahlgang erzielte Calmy-Rey mit 80 Stimmen das beste Resultat, gefolgt vom SVP-Kandidaten Bortoluzzi (69 Stimmen) und der zweiten sozialdemokratischen Bewerberin Lüthi (61). Die beiden im Vorverfahren von der SP nicht berücksichtigten Pesenti und Studer erhielten 15 resp. 11 Stimmen und schieden in den folgenden zwei Wahlgängen aus. Im vierten Wahlgang wurde Bortoluzzi als Letztplatzierter eliminiert. Seine Stimmenzahl in den Wahlgängen zwei bis vier (zwischen 56 und 59 Stimmen) lag nur wenig über der Fraktionsstärke der SVP (51). Nachdem SVP-Präsident Maurer nochmals gegen die Nichtberücksichtigung des Proporzanspruchs seiner Partei und vor allem gegen die Unterstützung einer linken Kandidatin durch die beiden anderen bürgerlichen Regierungsparteien protestiert hatte, wählte die Bundesversammlung im fünften Wahlgang die Genferin Micheline Calmy-Rey zur neuen Bundesrätin. Bei einem absoluten Mehr von 100 Stimmen hatte sie deren 131 erhalten; Ruth Lüthi kam auf 68. Die SVP-Fraktion hatte praktisch geschlossen leer eingelegt. In den Medien vom folgenden Tag wurde die SVP dafür, und dass sie die vom Fernsehen direkt übertragene Bundesratswahl zu einem Propagandaanlass für die Nationalratswahlen vom Herbst 2003 gemacht habe, heftig kritisiert.

Dass der freiwerdende Sitz bei der SP bleiben sollte und vorzugsweise mit einer Frau aus der lateinischen Schweiz zu besetzen sei, wurde nur gerade von der SVP bestritten. Die Medien brachten die Regierungsrätinnen Micheline Calmy-Rey (GE) und Patrizia Pesenti (TI) sowie die Genfer Nationalratspräsidentin Liliane Maury Pasquier als aussichtsreichste Kandidatinnen ins Spiel. Als Aussenseiter wurde zudem der Neuenburger Ständerat Jean Studer gehandelt. Von den Kantonalsektionen der SP wurden zuhanden der SP-Fraktion diese vier sowie die Freiburger Regierungsrätin Ruth Lüthi vorgeschlagen. Dabei führte die Nomination von Lüthi zu einer vor allem von Medienschaffenden ausgetragenen Polemik zwischen der Deutsch- und der Welschschweiz. Da Lüthi, welche seit 30 Jahren in der offiziell französischsprachigen Stadt Freiburg wohnt und dort auch ihre gesamte politische Karriere absolviert hat, im Kanton Solothurn aufgewachsen ist, wurde sie von einem Teil der welschen Medien nicht als Kandidatin der französischen Schweiz anerkannt. Nachdem die Leitung der SPS der Fraktion empfohlen hatte, auf die Kandidatinnen aus der Romandie (d.h. Calmy-Rey, Maury Pasquier und Lüthi, nicht aber die Tessinerin Pesenti und der Neuenburger Studer) zu setzen, nominierte diese Micheline Calmy-Rey und Ruth Lüthi, wobei klar wurde, dass sie die Genferin bevorzugte.