Cunha Lima recebeu 1.004.183 votos na eleição para o Senado na Paraíba nas eleições gerais de 2010. No entanto, o TSE manteve, no dia 18 de novembro de 2010, o indeferimento de seu registro de candidatura por considerar Cunha Lima inelegível com base Lei da Ficha Limpa - ele havia sido condenado por abuso de poder político e econômico, além de uso indevido dos meios de comunicação durante a campanha eleitoral de 2006, quando disputou a reeleição a governador. Quem assumiu em seu lugar foi o terceiro colocado na disputa, José Wilson Santiago (PMDB).
Com a invalidação da Lei da Ficha Limpa pelo mesmo STF, em março deste ano, Cunha Lima pôde recuperar seu cargo.