Міжнародні спостерігачі зійшлися на тому, що основною проблемою в день виборів стали неточності в списках виборців і порушення в порядку роботи виборчих комісій. Однак демократичність проведення виборів президента України 2004 року представники різних країн й організацій оцінюють по-різному. Одні звертають увагу виключно на процес виборів, у той час як інші говорять про вибори і передвиборну кампанію загалом.
Першими результати спостережень озвучили представники Міжнародної місії спостерігачів від СНД (CIS EMO) — організації, яка запам’яталася на цих виборах провладною оцінкою. На думку спостерігачів від СНД, вибори президента України відбулися «організовано, за високої зацікавленості й активності громадян». У своїй заяві вони наголосили, що упущення й недоліки, допущені в ході виборів, не вплинули істотним чином на вільне волевиявлення виборців. «Президентські вибори, проведені відповідно до виборчого законодавства України, є легітимними, вільними, відкритими», мовиться в заяві. Водночас представники організації вважають, що результати екзит-полів є необ’єктивними і «їх не слід брати до уваги», наголошено в заяві. Основними порушеннями, на думку спостерігачів, була «чехарда зі списками виборців і неготовність виборчих дільниць до голосування». Спостерігачі від СНД акцентували на порушеннях з боку опозиції (виступ Юлії Тимошенко на «5 каналі» в день виборів про перемогу Віктора Ющенка). Відзначалася також негативна роль паралельного підрахунку голосів, які вели штаби ряду кандидатів. Хоча навіть голова ЦВК Сергій Ківалов сказав, що проблеми в цьому не бачить.
У свою чергу американські спостерігачі вважають, що на нинішніх виборах «виборчий процес в Україні й пошук демократії зробили крок назад з моменту попередніх виборів». За їхніми словами, під час виборів було «очевидним систематичне і скоординоване використання державних ресурсів на загальнонаціональному рівні, що створило атмосферу залякування і страху з метою тиску на людей». Крім цього було відзначено низку інших проблем, зокрема, використання адміністративного ресурсу з метою агітації за кандидата від влади, залучення служб державної безпеки, військ і правоохоронних органів для його підтримки, проблема об’єктивного висвітлення опозиційних кандидатів, виключення членів виборчих комісій перед днем виборів. У день виборів основною проблемою стали помилки у списках виборців. Значну стурбованість спостерігачів також викликала велика відмінність в результатах екзит-полів. На підставі вказаних проблем співробітники інституту зробили висновок, що «Україна не досягає міжнародних стандартів значною мірою».
Подібних висновків дійшли і спостерігачі від європейських організацій, відзначивши, що вибори президента 2004 року в Україні «зробили значний крок назад» і значною мірою не відповідають стандартам ОБСЄ, Ради Європи та іншим європейським стандартам. Під час виборчої кампанії в Україні спостерігачі відзначили низку проблем — нерівний розподіл ефірного часу в державних ЗМІ з перевагою у бік Віктора Януковича, використання державних ресурсів для проведення його кампанії. Однак негативна оцінка міжнародними спостерігачами виборів в Україні стосується, насамперед, передвиборних процесів. Сам хід голосування оцінили загалом позитивно, однак, на думку спостерігачів, були й порушення — наявність міліції на дільницях, що не визначено законом, а також «серйозні проблеми» зі списками виборців. Але загалом наголошено, що вибори відбулися відповідно до вимог законодавства.
Загальна кількість міжнародних спостерігачів на президентських виборах становила 3683 особи. Вони представляли 30 міжнародних організацій. Серед них «наймасовішими» (представленими більш ніж 100 спостерігачами) є Національний демократичний інститут США (902), Організація з питань безпеки та співробітництва в Європі (703), СНД (555), міжнародна організація «Freedom House» (368), міжнародна організація «CIS EMO» (263), Український Конгресовий комітет Америки (203) і міжнародна асоціація «Election&Democracy» (102).
У свою чергу керівник делегації Парламентської Асамблеї НАТО Джейн Корді стосовно виборів президента України сказала, що «НАТО згодне з висновками наглядачів... і розчароване». Вона відзначила, що це розчарування не тільки для міжнародної спільноти, але, у першу чергу, для українського народу.
