2012年1月14日，2012年立法委員選舉結果揭曉，民進黨不分區立委僅獲13席，第22名的蔡同榮無緣連任，與上次於1996年尋求嘉義市立委連任失利相隔16年，再度敗選。
2012年4月13日，蔡同榮登記[[2012年民主進步黨主席選舉|參選民進黨第14屆黨主席]]<ref>{{cite news| language =zh-tw| author =李欣芳 台北報導| coauthors =| url =http://libertytimes.com.tw/2012/new/apr/14/today-p1-3.htm| title =蔡同榮推公投 主張抗馬、特赦扁| work =| publisher =自由時報| deadurl =yes| archiveurl =https://web.archive.org/web/20121231003956/http://www.libertytimes.com.tw/2012/new/apr/14/today-p1-3.htm}}</ref>。2012年5月12日，蔡同榮在第14屆黨主席選舉的最後一場電視政見會說，「救陳水扁是未來黨主席最重要的事情」；他並批評，民進黨在[[2005年三合一選舉]]失敗後，當時民進黨主席[[蘇貞昌]]就說要辭任黨主席，之後竟然就叫助理打包，「他是落跑黨主席」<ref>{{cite news | language = zh-tw| author = 康仁俊 台北報導| coauthors = | url =http://www.nownews.com/n/2012/05/12/66393 | title = 蔡同榮批蘇貞昌：落跑黨主席 自行宣布參選就是壞模樣！| work = | publisher =今日新聞網}</ref>；他還說，「過去我在美國住了30年，從沒聽過『[[世代交替]]』這個東西」，[[美國國會]]裡面也是一堆年紀70、80歲以上的議員，甚至還有美國國會議員做到100歲過世；「如果大家嫌我老，不如大家來比[[伏地挺身]]，不要一直強調世代交替。」<ref>{{cite news | language = zh-tw| author = 呂炯昌 台北報導| coauthors = | url = http://www.nownews.com/2012/05/12/10844-2813312.htm | title = 民進黨魁之爭／蔡同榮：世代交替是啥我沒聽過| work = | publisher =今日新聞網 }}</ref>2012年5月27日，民進黨宣布第14屆黨主席選舉開票結果，蔡同榮落選。
2012年7月15日，民進黨召開全國黨員代表大會並改選中執委、中常委與中評委，在中常委選舉中各拿到2票的[[顏曉菁]]、[[吳思瑤]]與蔡同榮抽籤，結果顏曉菁與吳思瑤中籤當選中常委，蔡同榮落選；蔡同榮說，「Bad luck, no complaint（運氣不好，沒有抱怨）」，籤是他自己抽的，他會考慮下次捲土重來<ref>{{cite news | language = zh-tw| author = 林修卉 台北報導| coauthors = | url = http://www.nownews.com/2012/07/15/91-2834556.htm | title = 權力核心改組／蔡同榮落選中常委 新系大勝拿3席| work = | publisher =今日新聞網 }}</ref>。