Ao Senado Federal Brasileiro, os candidatos foram: Heitor Fernandes (PSTU), Claiton Coffy (PSTU), Wladimir Mutt (PCB), Cesar Maia (DEM), Marcelo Cerqueira (PPS), Waguinho (PTdoB), Carlos Dias (PTdoB), Milton Temer (PSOL), Marcelo Crivella (PRB), Jorge Picciani (PMDB) e Lindberg Farias (PT). O ex-prefeito Lindberg foi eleito com 4.213.749 votos (28,65% dos votos válidos) e o senador Crivella também foi eleito com 3.332.886 votos (22,66%), deixando pra trás figuras que ocuparam cargos mais importantes anteriormente, como o ex-deputado federal e presidente da Alerj Jorge Picciani e o ex-prefeito Cesar Maia, respectivamente 3º e 4º colocados.

O candidato Sérgio Cabral conseguiu sua reeleição e tornou-se o primeiro Governador do Rio de Janeiro a servir um mandato de mais de 4 anos contínuos desde Amaral Peixoto, em 1945. Com 7.895.935 votos válidos no total, Cabral conquistou 66,08% destes, conqusitando a eleição diretamente no primeiro turno, deixando uma larga vantagem sobre seus adversários: Fernando Gabeira conseguiu 20,68 os votos e Fernando Peregrino conseguiu 10,81%, enquanto os outros candidatos, somados, conquistaram 2,43% dos votos. A grande quantidade de votos de governador é creditada ao seu programa de governo que melhorava prioritariamente a segurança pública, com o sistema das Unidades de Polícia Pacificadoras (UPP) nas principais favelas do estado.