晚間5點41分，中選會開票結束，蔡培慧4萬5,218票、林明溱4萬3,293票、魯昱君421票，陳聰鑑2,528票。

蔡培慧自行宣布當選後，她表示：「謝謝每一個，抱著感恩的心，每一個投票的人。」一度哽咽，並承諾會把政見都一件件實現，包括照顧老人服務、工業區等。落選的林明溱則臉色凝重表示「怪自己不夠努力」，接受以些微票數差距敗選，但呼籲國民黨的年輕人趕快出來打拚出任，好好為國民黨爭一口氣。

南投縣第二選區包括南投市、竹山鎮、集集鎮、名間鄉、鹿谷鄉、水里鄉及信義鄉等濁水溪線7鄉鎮市，選舉人口數合計19萬8,412人；其中南投市為選區最大票倉，為藍綠兩陣營兵家必爭之地。

南投幾個投開票所，今進行補選時出現突發狀況，有民眾持手機密錄器進行錄影，由於這樣的行為違反選舉期間30公尺內不得規定錄影的規定，選務人員還有警方當場進行勸阻，南投警方已經帶回4人，依刑法妨害投票罪進行偵辦。