Während CDU/CSU und SPD mit Blick auf das Zweitstimmenergebnis im bundesweiten Vergleich nach dem vorläufigen amtlichen Ergebnis nur 1,6 Prozentpunkte trennen, liegt die SPD in Rheinland-Pfalz deutlich vor der CDU. Die CDU kommt in Rheinland-Pfalz auf 24,7 Prozent (minus 11,2 Prozentpunkte), die SPD auf 29,4 Prozent (plus 5,3 Prozentpunkte), die AfD auf 9,2 Prozent (minus 2 Prozentpunkte), die FDP auf 11,7 Prozent (plus 1,3 Prozentpunkte) und die GRÜNEN auf 12,6 Prozent der gültigen Zweitstimmen (plus 5 Prozentpunkte).
Die Partei DIE LINKE, die bundesweit zwar weniger als fünf Prozent der gültigen Zweitstimmen erreicht, jedoch aufgrund dreier gewonnener Direktmandate in das neue Parlament einzieht, kam in Rheinland-Pfalz auf 3,3 Prozent der gültigen Zweitstimmen. Damit ist sie nur die siebtstärkste politische Kraft im Land hinter den FREIEN WÄHLERN, die in Rheinland-Pfalz auf 3,6 Prozent der gültigen Zweitstimmen kommen. Insgesamt erzielen die Parteien, die im Bundesgebiet die Fünf-Prozent-Hürde nicht überspringen konnten und nicht im 20. Deutschen Bundestag vertreten sind, in Rheinland-Pfalz zusammen 9,2 Prozent der gültigen Zweitstimmen.
Im Vergleich zur rheinland-pfälzischen Landtagswahl, die vor gut sechs Monaten am 14. März 2021 stattfand, büßen sowohl die CDU als auch die SPD Stimmenanteile ein. Damals erreichte die CDU noch 27,7 Prozent und die SPD 35,7 Prozent der gültigen Landesstimmen. Gegenüber dem Ergebnis der Landtagswahl teils stark verbessert zeigen sich dagegen die AfD (Landesstimmenanteil: 8,3 Prozent), die FDP (5,5 Prozent) und die GRÜNEN (9,3 Prozent). Die Partei DIE LINKE erreichte bei der Landtagswahl am 14. März 2021 mit 2,5 Prozent der gültigen Landesstimmen ebenfalls einen etwas geringeren Stimmenanteil als bei der Bundestagswahl.
Die Analyse der regionalen Ergebnisse der Bundestagswahl 2021 in Rheinland-Pfalz zeigt, dass die SPD sowohl in den kreisfreien Städten (27,9 Prozent der gültigen Zweitstimmen) als auch in den Landkreisen (29,8 Prozent) mit deutlichem Abstand stärkste Kraft ist. Während sie ihr Zweitstimmenergebnis in den kreisfreien Städten gegenüber 2017 um 4,4 Prozentpunkte verbessert, erzielt sie in den Landkreisen sogar ein um 5,5 Prozentpunkte besseres Ergebnis. Noch höher fällt der Zuwachs der GRÜNEN in den kreisfreien Städten aus (plus 7,7 Prozentpunkte); in den Landkreisen gewinnen sie 4,2 Prozentpunkte hinzu. Damit sind die GRÜNEN in den kreisfreien Städten bereits sehr nahe an das Zweitstimmenergebnis der CDU herangerückt (18,1 gegenüber 20,1 Prozent), bleiben in den Landkreisen aber noch deutlich hinter den Christdemokraten zurück (10,9 gegenüber 25,9 Prozent). Insgesamt wird die SPD in elf der zwölf kreisfreien Städte und in 19 der 24 Landkreise stärkste Partei. Während die CDU fünf Landkreise gewinnen kann, erzielen die GRÜNEN in der Landeshauptstadt Mainz das beste Zweitstimmenergebnis.
Die Wahlbeteiligung liegt bei 77,2 Prozent und damit um 0,5 Prozentpunkte niedriger als bei der Bundestagswahl 2017. Knapp 2,36 Millionen Wahlberechtigte geben in Rheinland-Pfalz ihre Stimme ab – rund 35 200 weniger als vier Jahre zuvor. Bei der Landtagswahl im März 2021 hatten 64,3 Prozent der Wahlberechtigten von ihrem Stimmrecht Gebrauch gemacht. Die Wahlbeteiligung ist unter anderem dort hoch, wo Arbeitslosigkeit und soziale Mindestsicherungsquote niedrig sind. Die Möglichkeit zur Briefwahl nutzen bei der Wahl zum 20. Deutschen Bundestag in Rheinland-Pfalz 1,45 Millionen Wählerinnen und Wähler. Nie zuvor wurden bei einer Bundestagswahl in Rheinland-Pfalz so viele Briefwahlstimmen gezählt. Lag der Briefwahlanteil 2017 erst bei 34,9 Prozent, sind es bei dieser Wahl 61,3 Prozent. Im Vergleich zur Wahl zum 18. Landtag Rheinland-Pfalz am 14. März 2021 fällt der Briefwahlanteil damit etwas geringer aus. Damals gaben 66,5 Prozent der Wählerinnen und Wähler ihre Stimme per Brief ab.
Bereits zum sechsten Mal erstellte das Statistische Landesamt zu einer Bundestagswahl noch in der Wahlnacht eine Analyse der Wahlergebnisse. Sie steht als kostenfreier Download auf der Internetseite des Statistischen Landesamtes unter https://www.wahlen.rlp.de/de/btw/analysen/ zur Verfügung.