Durante 2010, o nível de apoio de Rudd caiu nas pesquisas de opinião. Os políticos trabalhistas ficaram descontentes com a maneira como ele liderou o partido. A mídia tinha muitas histórias sobre a possibilidade de que ele seria desafiado como líder. Em 23 de junho de 2010, houve várias reuniões entre Gillard e Rudd, assim como outros líderes do Partido Trabalhista. Rudd falou à mídia e disse que Gillard havia pedido a ele que se demitisse ou fizesse uma nova votação para a liderança do partido. Isto decidiria quem seria o líder do Partido Trabalhista e, portanto, o Primeiro Ministro da Austrália.
No início, Rudd disse que desafiaria Gillard na reunião. Entretanto, horas antes da votação, ele renunciou como líder quando soube que não tinha apoio suficiente para derrotar Gillard. Ganhou a eleição sem oposição e tornou-se o 27º primeiro-ministro da Austrália. Na mesma reunião, o Tesoureiro, Wayne Swan, foi eleito sem oposição para suceder a Gillard como vice-líder trabalhista e, portanto, vice-primeiro-ministro. Gillard disse que "É minha intenção liderar um governo que se concentra a cada dia em atender as necessidades das famílias trabalhadoras de todo o país". Ela disse: "Cheguei à conclusão de que um bom governo estava perdendo seu caminho".
Em fevereiro de 2012, Rudd renunciou ao cargo de Ministro das Relações Exteriores, e disse que a desafiaria para a liderança do Partido Trabalhista. Gillard convocou uma reunião do partido em 27 de fevereiro de 2012 e pediu uma nova votação para a liderança. Ela ganhou a liderança, obtendo 71 votos a apenas 31 para Rudd.
Em 26 de junho de 2013, Gillard chamou um derramamento de liderança. Kevin Rudd declarou-se como candidato. Rudd derrotou Gillard por 57 a 45 votos. Após os resultados, vários ministros renunciaram a seus cargos ministeriais, incluindo Wayne Swan, Peter Garrett, Greg Combet, Joe Ludwig, Craig Emerson e Stephen Conroy. De acordo com o compromisso que ela e Rudd fizeram na votação, Gillard anunciou que não buscaria a reeleição e anunciou sua aposentadoria da política nas próximas eleições federais.