À l'issue du second tour de l'élection territoriale de 2004 en Corse, la liste qu'il conduit en ticket avec Ange Santini obtient 25,05 % des voix et 15 sièges sur 51 à l'Assemblée de Corse[2]. Il en devient le président le , mais démissionne aussitôt, refusant de devoir son élection aux nationalistes[3]. Son élection est confirmée trois jours plus tard, puisqu'il recueille 30 voix sur son nom, contre 17 au radical de gauche Émile Zuccarelli[4]. La Corse est alors l'une des deux seules régions conservées par la droite.
La liste de Camille de Rocca Serra, qui brigue un nouveau mandat à l'élection territoriale de 2010, est défaite par celle de la gauche unie, qui remporte 36,62 % des voix au second tour, contre 27,65 % à la liste de la majorité présidentielle. Avec 12 élus de droite à l'Assemblée de Corse, le président sortant est battu par le communiste Dominique Bucchini le [5].
Il est réélu député de la 2e circonscription de la Corse-Sud avec 53,20 % des voix exprimées[6], le 17 juin 2012 déjouant tous les pronostics et arrivant en tête dans la majorité des cantons et des communes de la circonscription.
