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2月27日，朴正熙出席由其一手安排在漢城舉行的群眾人會上再次誓言自己不參加總統選舉，並說：「希望今後國家不再要出現像我這樣的不幸軍人。」然而據後來資料顯示，就在這次群眾大會結束的同時，朴正熙馬上召集軍中師級以上將領145人開會，發表講話，表示自己會盡一切辦法保衛國家，免於政局動盪。隨後，國防部長、三軍參謀長、海軍陸戰隊司令等高級將領分別發表聲明，一致要求朴正熙延長軍政府的管治。而發動5‧16 事政變，支持朴正熙上台的少壯派軍官，更動員了所謂的「將軍示威」（因為若干政變後若干少壯軍人已晉升至將級軍官），跑到「青瓦台」總統府，公開要求朴正熙延長軍政府管治，以至朴正熙參加總統選舉。最後，朴正熙在1963年3月初，於視察前綫軍事設施期間，對駐防的五百多名軍官、士兵以及前來採訪的記者說，基於軍民的愛戴和擁護，他將改變初衷，決定參選總統，以報答大家的祈望。並於3月16日正式發表競選宣言。5月27日，由朴正熙授意組建的「民主共和黨」，正式確認朴正熙的總統候選人資格，提名朴代表「民主共和黨」參加10月的總統大選。在接受提名後，朴正熙宣佈結束自己十七年的軍人生涯，將會於8月30日退役。

隨着軍政府容許政黨活動，在野政治勢力如舊有的民主黨、自由黨以至若干無黨派人士迅速活躍起來，紛紛成新政黨，其中以前總統尹潽善所領導的民政黨聲勢最浩大。1963年3月以後，大韓民國第五屆總統選舉拉開了序幕。截止提名後，共有七名候選人，其中最主要的競爭者是執政黨—民主和共黨的朴正熙與民政黨的尹潽善。

1963年10月15日，大韓民國第五屆總統選舉結果正式揭曉：朴正熙得票四百七十餘萬，以多出尹潽善僅15.6萬票的些微優勢勝出選舉。較為特別的是，朴正熙在傳統的反對派大本營鏡山城出乎意外地取得近70%的選票，另一個支持反對派的重鎮全羅道也對朴表示巨大支持。而令人費解的反是過去一直被視為是親軍方的中部和北部地區，如：江原道卻成為反對派的主要得票來源。同時進行國會所有175個議席的選舉中，執政黨取得110席的絕對大多數，為朴正熙日後得以進行強人管治帶來莫大的支持與方便。1963年12月17日的總統就職典禮上，脫下軍裝不到半到時期的朴正熙，透過選舉，搖身一變宣誓成為大韓民國第五屆民選總統。