Dilma tomou posse em 1 de janeiro de 2011, em cerimônia iniciada às 14 horas (horário local), no plenário do Congresso Nacional, em Brasília. Ela foi empossada juntamente com o vice-presidente, Michel Temer. A cerimônia foi conduzida pelo então presidente do Senado Federal, José Sarney. Ela leu o compromisso oficial de "manter, defender e cumprir a Constituição, observar as leis, promover o bem geral do povo brasileiro, sustentar a união, a integridade e a independência do Brasil". O vice-presidente, Michel Temer, leu o mesmo termo de posse e em seguida foi ouvido o hino nacional na execução da banda dos fuzileiros navais.

No seu discurso de posse, Dilma declarou seu compromisso de erradicar a miséria no Brasil e de criar oportunidades para todos. Ela também enfatizou a importância da eleição de uma mulher para o cargo e desejou que esse fato abrisse as portas para outras mulheres no futuro. Prosseguiu agradecendo ao ex-presidente Lula e fez menção especial a José Alencar, que não pôde comparecer à posse devido à internação hospitalar. Completou seu pronunciamento lembrando que ainda era preciso uma longa evolução do país nos aspectos político e econômico, ressaltando também a relevância do Brasil no cenário internacional