W drugiej turze konkurowała z urzędującym prezydentem Stipanem Mesiciem, przegrywając z wynikiem na poziomie 34% głosów.
3 lipca 2009, po rezygnacji ze stanowiska premiera przez Iva Sanadera, prezydent Stjepan Mesić powierzył jej misję utworzenia nowego rządu. Podczas konwencji HDZ w Zagrzebiu 4 lipca 2009 została jednogłośnie wybrana na nową przewodniczącą partii w miejsce ustępującego Iva Sanadera. 6 lipca parlament zatwierdził jej kandydaturę na stanowisku szefa rządu. W głosowaniu nowy gabinet poparło 83 ze 153 deputowanych. Jadranka Kosor została pierwszą w historii kraju kobietą sprawującą urząd premiera.
W wyborach w 2011 ponownie wybrana do Zgromadzenia Chorwackiego. Kierowana przez nią HDZ przegrała jednak te wybory, w rezultacie 23 grudnia 2011 Jadrankę Kosor na stanowisku premiera zastąpił socjaldemokrata Zoran Milanović. Partią kierowała do 21 maja 2012, kiedy to na czele HDZ stanął Tomislav Karamarko.