Das 30 cidades com mais de 200 mil eleitores onde houve segundo turno, o PT disputou em 15 e ganhou em oito. Perdeu, no entanto, em São Paulo, maior colégio eleitoral do país, onde o atual prefeito, Gilberto Kassab, do DEM, derrotou a ex-prefeita e ex-ministra Marta Suplicy.
Outras capitais importantes em que os petistas perderam foram Salvador e Porto Alegre. Em ambas, foram reeleitos os peemedebistas João Henrique Carneiro e José Fogaça, respectivamente.
Em São Paulo, o PT elegeu os prefeitos de São Bernardo do Campo, Guarulhos e Mauá. Em São Bernardo, o eleito foi o ex-ministro da Previdência Social Luiz Marinho, que contou com engajamento pessoal do presidente Luiz Inácio Lula da Silva em sua campanha, pedindo votos em comícios e caminhadas.
Os petistas também ganharam em Anápolis, em Goiás, Contagem, em Minas Gerais, Petrópolis, no Rio de Janeiro, Canoas, no Rio Grande do Sul, e Joinville, em Santa Catarina.
O PMDB, que disputou o segundo turno em 12 cidades, conquistou oito prefeituras. As mais importantes foram Porto Alegre e Salvador, em confronto direto com o PT, e o Rio de Janeiro, segundo maior colégio eleitoral do país. Em Florianópolis, reelegeu-se Dário Berger, também peemedebista, derrotando o ex-governador Esperidião Amin, do PP.
Os peemedebistas ganharam, ainda, em Campos, no Rio de Janeiro, com a ex-governadora Rosinha Matheus; Montes Claros, em Minas Gerais; Campina Grande, na Paraíba; e Bauru, em São Paulo.
O PSDB concorreu em 10 cidades e venceu em quatro, sendo duas capitais. Em Cuiabá, foi reeleito o prefeito Wilson Santos e, em São Luís, o vitorioso foi o ex-governador João Castelo. Os tucanos também administrarão as cidades de Juiz de Fora, em Minas Gerais, e Ponta Grossa, no Paraná.
Já o PSB foi para o segundo turno em seis cidades, vencendo na capital mineira e em São José do Rio Preto. Em Belo Horizonte, terceiro maior colégio eleitoral do país, o eleito foi Márcio Lacerda, apoiado pelo governador Aécio Neves (PSDB) e pelo prefeito Fernando Pimentel (PT). Essa aliança criou problemas com a cúpula petista. Em São José do Rio Preto, o vendedor foi Valdomiro Lopes, que concorreu diretamente com o PT.
Das quatro cidades em que o PTB disputou a prefeitura, foi vitorioso em três, sendo duas capitais: Belém e Manaus. Em Belém foi reeleito Duciomar Costa e, em Manaus, o ex-governador Amazonino Mendes. O outro petebista eleito foi Aidan Ravin, em Santo André, um tradicional reduto eleitoral do PT paulista.
O PP concorreu em três cidades e venceu em duas: Londrina, no Paraná, e Pelotas, no Rio Grande do Sul. Já o PDT disputou em duas cidades e ganhou em Macapá, com o candidato Roberto Góes. O PR ganhou em Vila Velha, no Espírito Santo, e perdeu em Cuiabá.
O DEM, um dos maiores derrotados nas eleições municipais deste ano, reequilibrou sua força política com a eleição de Gilberto Kassab em São Paulo. No município catarinense de Joinville, o DEM foi derrotado pelo deputado petistaCarlito Merss.